内旋层级类蜂窝结构的面外力学性能

结合几何学的胞元设计思路,提出了一种新型多胞结构—内旋层级类蜂窝(intorsion hierarchical honeycomb-like,IHH)结构,通过数值模拟方法对其面外力学性能和变形特征进行深入研究,并与普通蜂窝结构、填充圆管的蜂窝结构进行了比较。研究发现,采用内旋层级设计的多胞结构,其胞元内部产生了独特的约束效果,在多层级设计条件下,可以进一步加强这种约束效果,从而提高结构的力学性能。此外,通过开展参数化研究,以揭示相对密度变化对结构性能的影响;基于简化超级折叠单元理论,建立了内旋层级类蜂窝结构的理论模型。结果表明,内旋层级类蜂窝结构在渐进式折叠变形模式下表现出最佳的吸能效率,理论模型能够有效地预测内旋层级类蜂窝结构的平台应力。研究结果可为多胞结构性能优化设计提供指导。