负泊松比超材料结构设计及力学性能研究综述

摘要

超材料通过人工结构设计可突破传统材料的性能边界，在抗冲击、吸能及轻量化领域展现出独特优势。首先，介绍了超材料的定义及其分类；其次，结合非梯度和梯度2个设计理念，分别对二维和三维负泊松比结构及其力学性能进行了系统梳理，重点介绍了传统内凹六边形蜂窝结构所存在的缺陷及其优化设计方法、三维非梯度负泊松比结构的发展与力学性能、梯度负泊松比结构设计理念及其优异的力学性能等；再次，对负泊松比超材料的研究现状进行了总结；最后，对该材料未来可能的研究方向进行了展望：1)开展多物理场耦合条件下的负泊松比结构力学特性研究；2)探索多工况下三维负泊松比结构的抗冲击机理；3)开展三维负泊松比结构梯度优化设计；4)结合先进制造技术实现从结构到功能一体化设计制造。

关键词

结构设计 / 超材料 / 负泊松比 / 梯度优化 / 力学性能