具有双平台应力响应的环弧负泊松比蜂窝结构的力学性能与能量吸收机制研究

为解决传统负泊松比(NPR)蜂窝结构承载能力不足和吸能效率低的问题，研究人员通过准静态压缩实验和有限元模拟，设计出具有双平台应力响应的新型环弧蜂窝(RAH)结构。结果显示：相比传统凹六边形蜂窝，RAH的初始峰值应力提升140%，平台应力提高282%，比吸能效率增加191%，为航空航天和防护系统的高效吸能设计提供新思路。

　　

在航空航天和防护工程领域，具有负泊松比(Negative Poisson's Ratio, NPR)特性的蜂窝结构因其卓越的抗冲击和能量吸收能力备受关注。然而传统蜂窝结构往往面临承载能力弱、吸能效率低的瓶颈。这项研究创新性地提出了一种环弧蜂窝(Ring-Arc Honeycomb, RAH)结构，其独特的双平台应力响应机制在准静态压缩实验中展现出突破性性能。

通过精细调控单胞半径、单胞角度和壁厚等参数，结合有限元仿真验证，发现RAH结构在压缩过程中会产生显著的双阶段应力平台。与传统的凹六边形蜂窝相比，RAH的力学性能实现跨越式提升：初始峰值应力飙升140%，平台应力暴增282%，比吸能(Specific Energy Absorption)效率跃升191%。更令人振奋的是，减小单胞半径和角度、特别是增加壁厚，能显著优化结构的力学性能和吸能效率。

这项研究不仅为NPR蜂窝结构的力学行为提供了新的理论认知，更为设计新一代高效能量吸收系统提供了可量化的工程参数。其创新性的双平台应力响应机制，在需要分级能量耗散的防护装备、航天器缓冲装置等领域展现出广阔的应用前景。