受螳螂虾虾螯启发的仿生螺旋结构力学特性

摘要

受螳螂虾虾螯微观Bouligand结构启发，本文以六边形、圆形、负泊松比、四边形4种胞元作为层间基础结构，建立了4种仿生螺旋结构以及4种对比结构。以热塑性聚氨酯材料为基材，运用3D打印技术进行结构制备。基于准静态压缩试验和数值模拟探究了上述8种结构的吸能性能。结果表明：4种仿生螺旋结构的吸能特性较好，其中仿生六边形螺旋结构比吸能可达531.65 mJ/g。与对应对比结构相比，4种仿生螺旋结构比吸能分别提升64.72%、32.39%、55.84%、25.14%，这表明层间螺旋堆叠分布有效增强了结构的吸能特性，结构变形破坏将会吸收更多的能量。

关键词

工程仿生学 / 螳螂虾虾螯 / 仿生螺旋结构 / 3D打印 / 准静态压缩 / 吸能特性