专栏名称: COMSOL 多物理场仿真技术

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学术前沿 | 深海海绵启发的晶格结构的反向性行为与能量吸收特性

COMSOL 多物理场仿真技术 · 公众号 · · 2025-01-02 21:03

正文

反向性超材料的特点是在压缩下发生横向收缩，近年来由于3D打印技术的进步，这类材料取得了显著进展。然而，实际应用仍然受到设计多样性有限、负泊松比（NPR）改善程度适中以及结构刚度相对较低等因素的制约。为了解决这些挑战，研究人员开发了一种仿生格子结构（BLS），该结构从深海六射线海绵的骨骼系统中汲取灵感，后者因其卓越的能量吸收能力、刚度和机械性能而闻名。尽管该结构表现出反向性行为，但对其机械性能，包括反向性特性的全面理解仍然不完整。本研究通过准静态压缩实验与详细的有限元数值模拟相结合，系统地探索了BLS的反向性行为、刚度和能量吸收特性。实验结果表明，BLS在负泊松比、刚度和能量吸收能力方面优于传统的反向性结构，如再入型六角蜂窝结构。此外，还进行了参数研究，评估了成员厚度和间距等几何变化对BLS机械性能的影响。研究结果表明，BLS有潜力开创一种新的反向性材料类别，具有优越的机械性能，并在需要增强能量吸收和结构刚度的压缩载荷工程领域中具有广泛的应用前景。

本研究探讨并比较了仿生晶格结构（BLS）模仿深海海绵骨骼系统的反向性行为和关键机械性能，并与传统的反向性格子结构进行了对比。通过数值模拟和实验测试，量化了这些晶格

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