冲击载荷下梯度三周期极小曲面力学超材料的压溃行为及缓冲吸能特性OA
三周期极小曲面(TPMS)力学超材料具有轻质高强、抗冲击性能优异等特性,在航空航天、防护结构等领域有着广泛的应用前景。本文设计了三种密度梯度的TPMS力学超材料,采用有限元模拟方法系统研究了冲击载荷下TPMS力学超材料的压溃行为和能量吸收机理,探讨了密度梯度、冲击速度及梯度方向对其变形模式和缓冲吸能特性的影响。研究结果表明,冲击载荷作用下Gyroid胞元表现为以曲壳折叠为主导的变形模式;梯度TPMS力学超材料表现为逐层压溃的变形模式,密度梯度分布的差异导致试样呈现梯形、哑铃形或纺锤形的变形模式;随着冲击速度的提高,初始峰值应力和比吸能均呈上升趋势;中间部分密度高的梯度TPMS力学超材料表现出最佳的缓冲吸能特性。研究结果将为航空航天器轻量化结构的抗冲击设计和评价提供重要理论依据。
余浩天;石甜;王志鹏;伍天星;白春玉;范东宇;贾贺;王永滨;秦庆华
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航空航天
力学超材料三周期极小曲面密度梯度动态响应缓冲吸能
《航空科学技术》 2026 (3)
P.21-30,10
国家自然科学基金(12472391)航空科学基金(201941070001)航天进入减速与着陆技术实验室开放基金(23-11-064-W)。
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