基于增材制造的着陆器仿生缓冲结构的力学特性

摘要

为满足着陆缓冲器的吸能需求，从缓冲器的缓冲填充材料入手，借鉴Kelvin结构和螺旋结构，运用工程仿生原理，设计并建立了类足球烯仿生结构、多螺旋仿生结构两种结构模型。考虑到着陆器缓冲结构的吸能和可重复利用要求，通过增材制造技术并采用具有形状记忆效应的NiTi合金制备了仿生结构样件，通过模拟和试验对样件的力学特性、吸能和可回复性能进行分析验证。结果表明：通过对比仿真模拟实验和等距静压试验的力-位移曲线，验证了数值模拟的准确性；多螺旋仿生结构具有较好的力学性能，其最大吸能量为3 096.23 J；两种结构的回复率分别高达98.02%和97.12%，类足球烯仿生结构回复率略高。该研究利用增材制造法制备了腿式着陆器缓冲仿生结构，为着陆器缓冲结构仿生设计提供了参考。

关键词

工程仿生学 / 缓冲结构 / 数值模拟 / 增材制造 / 仿生设计