力学性能可调的可逆装配力学超材料性能表征

• 作者: 吴琪 杨宇 芦奕菲 鲍盘盘 王志刚 .中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室 .北京航空航天大学航空科学与工程学院
• 来源期刊: 机械强度
• 学科: 其他
• 关键词: 可逆装配;力学超材料;参数化建模;点阵结构;性能表征
• 年，卷（期）: 2025,（1）
• 页码范围: 94-108
• 页数: 15页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.01.011

摘要

点阵结构因其高比强度和比刚度成为航空、航天、汽车等领域的研究热点。增材制造技术的发展使得具有复杂几何外形和特殊力学性能的力学超材料点阵结构的加工成为可能。但传统增材制造工艺难以协调此类结构在成本、几何尺寸和精度之间的矛盾。鉴于此，提出了一种可逆装配的力学超材料结构概念及基础体素结构的连接方法，可有效克服制造装备的尺寸限制，并可以通过不同排列组合构建力学性能丰富的宏观点阵结构。针对可逆装配的基础体素型式，通过参数化建模的方法分析了体素几何特征、相对密度和体素数目等参数对其力学性能的影响，并与实验结果进行了对比。结果表明，所提出的3种基础体素刚性差异较大，泊松比覆盖了由负到正的范围。因此，使用这3种基础体素的不同组合方式可以产生不同力学性能分布的宏观结构，从而证明了采用这3种体素作为可逆装配结构基本体素的合理性。此外，所给出的几何尺寸与力学性能之间的数学关系可为此类力学超材料的工程应用提供指导。