曲率杆件3D拉胀材料优化设计及有限元模拟研究

拉胀材料是一种有序多孔点阵材料，具有独特的负泊松比效应，在轻质结构、冲击防护、生物医学等领域具有广阔的应用前景。针对目前三维（3D）拉胀材料存在构型单一、变形过程中应力集中明显以及试样制备昂贵等不足，通过有限元模拟的方法开展了基于曲率杆件3D拉胀材料的设计与力学行为研究，以期提高拉胀材料的承载能力。结果表明，随着杆件直径的增加，其抗压强度明显增加，杆件曲率对其抗压强度的影响较小，在相同杆件截面积下，环形截面杆件的拉胀材料因具有更高的截面惯性矩从而具有更高的承载能力。此外，还对压缩变形过程中拉胀材料的变形特征及负泊松比效应进行了讨论。