著述导读

点阵结构以轻质、高比机械性能和高蓄意天真性为特色，已在航空航天、汽车工程等限制获取平凡应用。然而，点阵结构的轻量化蓄意连续会在强度和变形结识性之间进行衡量。为了处理这个问题开云体育，该盘问冷落了一种仿生弧线-椭圆 (BCE) 点阵来提升三维点阵结构的力学性能和变形结识性。

盘问经由与放浪

作家在文中冷落了一种具有椭圆弧线的仿生点阵结构，将高承载材干和强变形结识性相诱惑。图 1 所示 BCE 点阵结构的设政策略，其中弧线和椭圆特征阔别受到动物脊柱和植物丝瓜瓤阵势的启发。沿水平 (yH) 和垂直 (yV) 标的的余弦弧线阔别以红色和蓝色显现。它们由以下公式给出：

张开剩余78% 图1. BCE 点阵结构的几何阵势：(a) 设政策略，以及 (b) 三个示例。

文中以 AH 暗意余弦弧线沿水平素向的弧线幅度，而 AV 暗意余弦弧线沿垂直标的的弧线幅度。Ni 暗意弧线的波峰数。L0 暗意单胞的边长。椭圆的阵势和尺寸弥漫由 Ai 和 Ni 决定，包含弧线和椭圆的二维单胞的尺寸保握在 10×10 mm。然后将二维单胞旋转90°并诱惑，变成尺寸为 10 × 10 × 10 mm 的三维胞元。包含 3 × 3 × 3 单胞阵列的点阵试样尺寸为 30 × 30 × 30 mm。图 1b 描写了 BCE 点阵的三个示例，阔别暗意为 BCENH1V1、BCENH2V2 和 BCENH3V3，其中 BCENH3V3 暗意 NH =3 和 NV =3 的 BCE 点阵，以此类推。

为了考证所冷落的 BCE 点阵结构的上风，诞生了具有疏浚相对密度 (8%) 的传统逶迤主导点阵结构 (CirC 和 BCC) 和传统拉伸主导点阵结构 (Octet)，并与 BCE 进行了比较，如图2所示。BCENH2V2 结构在保握相对较高的应力反应的同期，呈现离域变形格式。在压缩经由中莫得不雅察到应力斯须下落。与传统结构比较，它同期具有高 SEA 和高 CFE 的优点。压缩性能的提升归因于 BCE 点阵结构的椭圆梁和逶迤梁组件之间的相互作用，导致在压缩经由中变成更多的塑性搭钮和更均匀的应力漫衍，从而灵验地运用材料，产生结识的应力反应。BCENH3V3 结构推崇出典型的拉伸主导的应力反应。它的特色是在弹性阶段应力飞速增多，呈现高刚度和高运行峰值应力。如图 2a 所示，BCENH3V3 的比刚度与 CirC 和 Octet 比较阔别提升了 287.7% 和 57.1%。上述变形机制导致 BCENH3V3 结构的运行屈服应力较高，但 CFE 较低，标明变形结识性较差。尽管如斯，与传统的以拉伸为主的结构 Octet 比较，BCENH3V3 推崇出独特的能量接纳性能。尽管其变形格式的特色是逐层崩塌，但变形漫衍并不像 Octet 结构那样长入。在 BCE 结构崩溃技能，不同层级的组件参与承载，从而导致更高的全体应力反应。

图2. BCE 点阵与其他点阵结构的比较：(a) 压缩性能想法；(b) 应力-应变弧线；(c) 变形格式。盘问转头

本文冷落了一种仿生弧线-椭圆点阵结构，以增强三维点阵结构的力学性能和变形结识性。不错得出以下论断：

(1) 本文所冷落的具有不同几何参数的 BCE 结构推崇出不同的变形格式。通过颐养弧线波纹的数目和幅度，不错兑现结识的离域变形格式，幸免在压缩经由中发生苦难性的崩塌。所提 BCE 的 CFE 高于 Octet、CirC 和 BCC，阔别提升了 34.9%、5.9% 和 15.8%。

(2) 本文所冷落的 BCE 结构在 SEA 和比刚度方面推崇出较高的性能。BCE 的 SEA 高于 Octet、CirC 和 BCC，阔别增多了 48.5%、80.9% 和 297.6%，比刚度阔别提升了 57.1%、287.7% 和 1516.9%。值得真贵的是，BCE 结构不错在合适的几何参数下同期兑现 SEA 和比刚度的增强。

(3) 波纹的数目 N 和幅值 A 是影响 BCE 结构压缩性能的要紧参数。从参数分析放浪来看，BCE 结构的变形格式对垂直维持的波纹幅值和水平维持的波纹数目最明锐。

要而论之，本文所冷落的 BCE 点阵结构推崇出优异的压缩性能和可控的变形格式，为蓄意高性能点阵结构提供了新的路线。

原文信息

Guo, Z.; Yang, F.; Li, L.; Wu, J. Bio-Inspired Curved-Elliptical Lattice Structures for Enhanced Mechanical Performance and Deformation Stability. Materials 2024, 17, 4191. https://doi.org/10.3390/ma17174191

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