弧形星型负泊松比蜂窝结构的有效力学性能理论与数值研究

本研究针对传统星型蜂窝结构(SSH)的局限性，创新性地提出弧形星型蜂窝(ASSH)设计。研究人员通过铁木辛柯梁理论(Timoshenko beam theory)和能量法推导出有效泊松比(negative Poisson’s ratio)和杨氏模量(Young’s modulus)的理论表达式，结合有限元法(FEM)进行数值验证。结果表明ASSH具有可调控的力学性能，为新型抗冲击材料研发提供了理论指导。

　　

这项研究探索了将传统星型蜂窝(SSH)的尖角替换为弧形边缘的创新设计——弧形星型蜂窝(ASSH)。通过铁木辛柯梁理论(Timoshenko beam theory)和能量法，科研人员建立了该结构有效泊松比(negative Poisson’s ratio)和杨氏模量(Young’s modulus)的解析模型。有限元分析(FEM)数值模拟验证了理论预测的准确性，揭示出几何构型变化可显著调控ASSH的力学性能。这种具有负泊松比特性的轻量化结构，在冲击能量吸收(energy absorption)和抗压性能方面展现出独特优势，为新型防护材料的设计开辟了新思路。研究采用的"理论推导+数值验证"双轨方法，为后续超材料(metamaterials)的力学性能研究提供了范式参考。