基于三角函数的3D新型可调立方金属晶格结构的机械性能

《Advanced Engineering Materials》：Mechanical Performances of 3D Novel Adjustable Cubic Metallic Lattice Structures Based on Trigonometric Function

三维渐变刚度超材料结构设计与性能研究，提出基于三角函数的SCSC和CCSC新结构，通过压缩试验与有限元分析对比验证，发现直曲设计策略显著提升能量吸收效率，同时优化弹性模量、泊松比及各向同性性能。

　　

摘要

本文提出了一种新型超材料，该材料具有三维渐进式刚度、可调的泊松比以及可调的能量吸收（EA）特性，具有在自适应材料领域应用的潜力。其结构基于三角函数设计。研究提出了两种新型的三维晶格结构：基于正弦曲线的简单立方（SCSC）结构和基于余弦曲线的简单立方（CCSC）结构。通过与传统的简单立方（SC）结构进行对比分析，详细研究了这两种新型结构的性能优势。通过一系列准静态压缩试验，研究了这些结构的压缩行为，并通过实验数据验证了有限元（FE）分析结果的可靠性。所提出的结构具有柔顺的变形特性，能够实现均匀变形和可调节的致密化。采用有限元方法结合均质化算法来研究材料的有效弹性性能。通过对不同结构参数下的机械性能进行对比分析，并通过压缩实验验证了数值模型的准确性。研究结果表明，“直线到曲线”的设计策略显著提升了材料的能量吸收能力；同时，材料的弹性模量、泊松比、各向同性以及承载能力也得到了进一步改善。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。