仿生六边形层级管状结构的3D打印面外抗压行为比较及COPRAS方法优选

为解决轻量化工程中能量吸收结构在保持刚度与强度的同时提升耐撞性的难题，研究人员通过熔融沉积成型(FDM)3D打印技术制备新型仿生六边形层级管状结构，采用准静态轴向加载实验评估其耐撞性能，并运用复杂比例评估法(COPRAS)筛选最优结构。研究表明，万圣节蜘蛛网仿生结构展现出卓越的能量吸收效率，为生物仿生学与层级结构设计的高效能量吸收器开发提供新范式。

　　

提升能量吸收结构的耐撞性(crashworthiness)而不牺牲其刚度与强度，始终是轻量化工程领域的核心挑战。这项研究另辟蹊径，从自然界汲取灵感，设计出具有生物仿生特性的六边形层级管状结构(bio-inspired hexagonal hierarchical tubular structures)。通过熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling, FDM)这一3D打印技术，研究人员成功制备出不同质量与构型的管状结构样本。

在准静态轴向加载(quasi-static axial loading)实验中，这些仿生结构的耐撞性能得到系统评估。令人振奋的是，受万圣节蜘蛛网(Halloween spider web)启发的特殊构型脱颖而出，展现出最优异的能量吸收特性。研究团队创新性地采用复杂比例评估法(COmplex PRoportional ASsessment, COPRAS)这一多准则决策工具，从众多候选结构中科学筛选出性能冠军。

这项研究的价值不仅在于发现特定结构的优越性能，更重要的是为能量吸收器设计提供了双重指导：既强调生物仿生(biomimetic)策略的启发性，又凸显层级结构(hierarchical concept)在力学性能优化中的关键作用。通过3D打印技术实现的快速原型制作，进一步加速了从概念设计到性能验证的创新循环。