受螳螂虾虾螯启发的仿生螺旋结构力学特性

齐迎春, 张照辉, 陈立新, 王清扬, 郭雪, 于征磊, 张志辉

吉林大学学报(工学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (04) : 1474-1482. DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230636

受螳螂虾虾螯启发的仿生螺旋结构力学特性

  • 齐迎春, 张照辉, 陈立新, 王清扬, 郭雪, 于征磊, 张志辉
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摘要

受螳螂虾虾螯微观Bouligand结构启发,本文以六边形、圆形、负泊松比、四边形4种胞元作为层间基础结构,建立了4种仿生螺旋结构以及4种对比结构。以热塑性聚氨酯材料为基材,运用3D打印技术进行结构制备。基于准静态压缩试验和数值模拟探究了上述8种结构的吸能性能。结果表明:4种仿生螺旋结构的吸能特性较好,其中仿生六边形螺旋结构比吸能可达531.65 mJ/g。与对应对比结构相比,4种仿生螺旋结构比吸能分别提升64.72%、32.39%、55.84%、25.14%,这表明层间螺旋堆叠分布有效增强了结构的吸能特性,结构变形破坏将会吸收更多的能量。

关键词

工程仿生学 / 螳螂虾虾螯 / 仿生螺旋结构 / 3D打印 / 准静态压缩 / 吸能特性

中图分类号

TB17

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齐迎春, 张照辉, 陈立新, 王清扬, 郭雪, 于征磊, 张志辉. 受螳螂虾虾螯启发的仿生螺旋结构力学特性. 吉林大学学报(工学版). 2025, 55(04): 1474-1482 https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230636

基金

国家重点研发计划项目(2022YFB4600500); 国家自然科学基金面上项目(51975246); 吉林省科技发展计划项目(20230508045RC); 吉林省发改委项目(2023C041-4); 重庆市科技项目(CSTB2022NSCQ-MSX0225)

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