倒刺型接触超材料力学性能研究OA北大核心CSTPCD

受到一些植物茎部和部分猫科动物舌头上的倒刺结构在不同方向上表现出差异性的启发,该研究设计了一种可重复使用且易恢复的倒刺型超材料,并对其力学性能进行了理论分析和数值分析.研究结果表明,在倒刺的往复运动中,当选取矩形截面高×宽为1 mm×1 mm,长为20 mm,且与竖直方向呈60°角的倒刺时,与阻挡凸台正向接触过程中的最大反力约为逆向接触过程中最大反力的20倍左右,而所消耗能量则相差约200倍.当倒刺与竖直方向的角度减小时,倒刺结构吸收能量更多,恢复所需能量更少;当倒刺长度增大时,倒刺结构吸收能量减小,恢复时所需能量也减小.这表明该结构具有出色的抗冲击性能和能量吸收能力,正逆向所需能量差异较大,结构更容易恢复,并且可以通过对倒刺角度和长度设计提升吸能效率.