学术前沿 | All-in-One：微晶格超材料中声-机械多功能性的交织双相策略

COMSOL 多物理场仿真技术 · 公众号 · · 2024-12-25 09:00

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集噪声吸收、高刚度和各向同性弹性于一体的多功能材料越来越受到一体化应用的追捧。然而，传统的微晶格超材料（无论是桁架、壳还是板）通常只在一种特性上表现出色，并且由于结构限制而难以兼顾所有特性。在此，这项工作提出了一个新的加法概念——通过交织不同的晶格结构来同时增强微晶格的吸声和弹性特性。交织设计策略首先分析特定结构，引入加固结构来分区空气域，补偿局部刚度缺陷，并提高结构完整性。作为概念验证，重点是使用八位字节桁架作为原始阶段，使用定制的桁架作为加固阶段。该方法支持高度可定制的几何配置，利用机器学习和多目标优化来实现卓越的多功能性能。实验结果表明，这些优化的微晶格克服了传统的物理限制，同时实现了宽带吸声、高刚度和弹性各向同性。宽带吸收源于微调的过阻尼谐振响应，而卓越的弹性性能则归因于高效的负载传递和互补配置。这项工作揭示了创新多功能材料的开创性设计范式。