多层仿生夹层结构

受螳螂虾启发,耐撞性能优异

基于雀尾螳螂虾螯棒微观结构设计,通过多目标优化获得最优厚度和高度-长度比,实现卓越的耐撞性能。

Yan, Qinghao · 黄晗 · 许述财 · Li, Kang · Gang, Chen · 陈金宝

International Journal of Crashworthiness 2025

参数信息

实验验证平均相对误差
1.98 %
最优设计的厚度 t
0.33 mm
最优设计的高度-长度比 η1
0.77
最优设计的高度-长度比 η2
0.96
最优设计的高度-长度比 η3
1.01

技术优势

仿生设计提升能量吸收

从雀尾螳螂虾螯棒的微观结构中汲取灵感,多层结构在相同质量下能够吸收更多冲击能量,从而提高比吸能。

多目标优化可定制设计

利用Kriging代理模型和MOPSO算法,在四个权重案例下优化厚度和高度-长度比,可根据不同耐撞性权重需求快速获得最优参数,满足多样化工程应用。

优化结构均衡指标

最优设计在峰值压溃力、比吸能和压溃力效率三个相互冲突的指标间取得平衡,即 t=0.33 mm, η1=0.77, η2=0.96, η3=1.01,避免了单一指标牺牲其他性能的问题。

应用场景