自锁式内凹负泊松比结构设计及吸能特性研究

摘要

为解决传统负泊松比结构一体化成型导致损坏后需整体替换的问题，采用离散化思想，提出了一种新型自锁式负泊松比结构，通过在内凹六边形两侧以及中间腹部区域设计椭圆形嵌锁区域，充分保证了结构在压缩过程中能有效互锁。采用3D打印工艺制备试样，通过准静态压缩试验获得单胞和装配试样的力学响应。此外，通过有限元法进一步分析腹板倾斜角度、壁厚等关键参数对结构力学性能和能量吸收特性的影响规律。研究发现，相较单胞样件，整体装配结构的比吸能提高了31.5%,平均压溃力提高了577.7%。新型自锁式负泊松比结构具有优异的力学性能和能量吸收特性，增加腹板倾角和壁厚可有效提升结构的比吸能、平均压溃力和负泊松比效应，但会一定程度降低结构的稳定性。研究成果可为模块化、低成本、高吸能新型结构技术提供理论指导。

关键词

负泊松比结构 / 自锁 / 力学性能 / 能量吸收

基金资助

国家自然科学基金资助项目(12172098)