离散组装八面体超材料设计与性能调控

作     者：付君健 蒙永根 吴海华 胡欢 李响 周祥曼 

作者机构：三峡大学机械与动力学院 水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室 智能制造装备与技术全国重点实验室 黑旋风锯业股份有限公司 

出 版 物：《中国机械工程》 (China Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：智能制造装备与技术全国重点实验室开放课题(IMETKF2023016) 

主　　题：八面体超材料 离散组装 性能调控 数字编码 有限元仿真 

摘      要：为解决八面体超材料大规模应用受制备工艺限制的问题，本文提出了一种八面体超材料离散组装设计与性能调控方法。首先，将传统三维八面体超材料分解为二维模块化片体结构，采用稳定、易拆装的螺栓连接方式组装成三维八面体超材料及周期性扩展结构，并推导了离散组装设计模型的参数化形式。其次，分析了模块化片体结构的力学特性，采用有限元分析验证了离散组装模型的力学性能。最后，提出了基于数字编码思想的三阶魔方阵列性能调控方法，对离散组装八面体超材料正交方向的性能差异进行了优化。研究表明，基于螺栓连接的离散组装设计丰富了八面体超材料的制造和扩展形式，三阶魔方阵列有效解决了离散组装设计带来了性能偏差，为八面体超材料的低成本制造和大规模应用提供了创新解决方案。