摘要：以负泊松比复合材料夹层板为研究对象,对其振动特性展开研究。首先,设计并制备了夹层板模型,对其进行空气中的强迫振动试验;然后,基于有限元法建立数值模型进行仿真计算,对比试验与仿真结果验证了夹层板数值模型的合理性与可靠性;最后,探究了芯层中格栅截面的形式、角度、厚度以及格栅材料对整体夹层板振动特性的影响。研究表明:当芯层等效密度相同时,内凹六边形格栅更有利于结构的减振设计;结构振动响应随截面角度的减小而减小;截面厚度变化对不同频段内振动响应曲线影响不同,但对响应的峰值大小影响较小;格栅材料为增强碳/玻璃混杂纤维的夹层板振动响应最小。

摘要：轻量化多功能负泊松比结构由于具有优异的可设计性、拉胀特性、剪切模量、断裂韧性、抗冲击吸能、减震降噪等特性,在车辆吸能结构设计和多功能优化方面具有巨大的应用潜力.本文详细综述了负泊松比结构的力学设计及其在车辆工程中的典型应用:(1)负泊松比基本概念及其力学特性,以及近几十年来的快速发展趋势;(2)负泊松比材料与结构构型设计方法的基本分类、负泊松比泡沫材料微结构特征及制备工艺、负泊松比复合材料设计方法的基本发展历程以及前沿人工智能设计方法;(3)针对典型负泊松比结构的力学设计进行详细介绍,主要包括手性结构、方格旋转结构、双箭头内凹结构、内凹蜂窝结构、拉伸扭转效应负泊松比结构等;(4)负泊松比材料与结构的冲击吸能特性及相关的实验、理论和模拟研究;(5)负泊松比材料与结构在汽车轻量化设计领域的典型应用,主要包括汽车吸能盒、B柱、发动机罩、安全带、悬架、免充气轮胎等典型吸能结构件;(6)负泊松比结构在汽车工程中的应用前景,所面临技术挑战和巨大应用潜力.

摘要：引入周期结构声学超材料,设计了一种负泊松比声学超材料基座实现低频段减振目标。首先,在保证一定的减振性能条件下,优化设计负泊松比蜂窝基座结构并试验验证该基座的减振效果;然后,在蜂窝单胞中填充声子晶体周期结构构造声学超材料新型基座,并采用优化设计方法最大化该基座低频段减振性能;最后,对优化设计的新型基座进行动力学频响计算,分析了其减振带隙特性;计算了静载条件下新型基座的承载能力。优化结果表明,负泊松比声学超材料基座具有较好的低频减振性能和承载能力。

摘要：轻量化和多功能性已成为航空航天领域飞行器结构设计和制造的发展需求,负泊松比材料轻质多孔的结构形式和优异的力学性能,是满足这一需求的新载体。本文从负泊松比结构的种类和变形机理角度出发,重点论述了不同维度下改进设计后负泊松比材料的结构特点及其性能的变化,同时讨论了负泊松比材料在航空航天领域的应用前景,最后对负泊松比结构在未来发展中可能遇到的挑战和机遇进行了总结和展望。

摘要：通过用户自定义NiTi合金子程序对负泊松比结构的凹凸型自扩张支架进行有限元模拟分析,通过控制变量法研究了不同几何参数条件下,支架在自膨胀过程中状态和应力演化情况。结果表明:随着周向支撑单元数量Nc和支撑圈倾斜杆与水平方向的夹角θ改变,凹凸型支架与之对应的支撑性能出现完全相反的变化。支架轴向距离在向四周扩张过程中变化的大小主要与参数h/l和θ呈负相关。凹凸型支架处于病变股动脉时的扩张率可以达到90.3%,高于现有自膨胀医疗支架。本凹凸型支架在股动脉中工作时可以实现均匀的扩张,直接避免了中间狭小而两端宽的情况出现。进行了Goodman疲劳曲线和疲劳因子评估,符合国家对医用支架的服役寿命要求。

摘要：为了深入研究车辆底部防护组件爆炸冲击下的结构响应,提高防护型车辆的抗爆炸冲击性能,建立了某车辆底部防护组件在爆炸冲击下的有限元模型,并进行爆炸冲击台架试验验证了有限元模拟的可靠性;将内凹六边形负泊松比蜂窝材料作为防护组件的夹芯部分,分析负泊松比蜂窝材料在爆炸冲击下的变形模式,并对比了同等质量的其他3种防护组件的抗爆炸冲击性能。结果表明,含有负泊松比蜂窝夹芯的防护组件具有更优的抗爆性能。建立了以内凹六边形负泊松比蜂窝胞元尺寸参数为设计变量的多目标优化问题的数学模型,采用多目标遗传算法获得胞元几何参数的最优方案,有效降低了防护组件基板的最大挠度和最大动能。

摘要：负泊松比材料和结构具有特殊的力学性能,在单轴压力(拉力)作用下发生横向收缩(膨胀).其在抗剪承载力、抗断裂性、能量吸收和压陷阻力等方面比传统材料更有优势,因而负泊松比材料在医疗设备、传感器、防护设备、航空航海及国防工程等领域有广泛的应用前景,但目前负泊松比材料的应用与普及仍面临一些挑战.本文广泛讨论了国内外关于负泊松比材料的研究成果并介绍了负泊松比材料的最新进展,将负泊松比材料大体概括为以下4类:天然负泊松比材料、胞状负泊松比材料、金属负泊松比材料、多重和复合负泊松比材料.主要介绍了各种负泊松比材料的内部结构、负泊松比机理、力学性能以及在各行各业的新发明、新应用.针对目前负泊松比材料研究理论和实验成果多,而实际应用仍然较少的情况,指出了负泊松比材料的缺点及其推广所面临的挑战.目前负泊松比材料面临的主要问题是制造成本高、孔隙率大而承载力不足以及仅适用于小应变情况等.本文针对此情况详细介绍了金属负泊松比材料及其设计和制作的方法,改善负泊松比材料的不足并推广其应用.

摘要：针对传统正方形蜂窝,通过用更小的双向内凹结构胞元替代原蜂窝材料的结构节点,得到了一种具有负泊松比特性的节点层级蜂窝材料模型。利用显式动力有限元方法,研究了冲击荷载作用下该负泊松比蜂窝结构的动力学响应及能量吸收特性。研究结果表明,除了冲击速度和相对密度,负泊松比蜂窝材料的动力学性能亦取决于胞元微结构。与正方形蜂窝相比,该负泊松比层级蜂窝材料的动态承载能力和能量吸收能力明显增强。在中低速冲击下,试件表现为拉胀材料明显的"颈缩"现象,并展示出负泊松比材料独特的平台应力增强效应。基于能量吸收效率方法和一维冲击波理论,给出了负泊松比蜂窝材料的密实应变和动态平台应力的经验公式,以预测该蜂窝材料的动态承载能力。本文的研究将为负泊松比多胞材料冲击动力学性能的多目标优化设计提供新的设计思路。

摘要：提出一种基于负泊松比超材料筏架的新型轻量化浮筏减振装置。建立了浮筏-基座-实船的有限元模型。通过数值计算,在船舶满载出港工况下比较4种浮筏的振级落差、筏体强度及传递到船底板的振级,探讨超材料浮筏在实船上应用的可行性。研究表明,采用负泊松比超材料填充的筏体在某些频段能提高浮筏的振级落差,减小主机传递到机舱船底板的振动强度,可以显著降低筏架重量。负泊松比超材料浮筏结构具有轻量化、高隔振效果、高降噪性能等特点,在船舶动力设备舱室减振中具有重要应用价值。

摘要：矿用救生舱是煤矿瓦斯、煤尘爆炸事故时,保护煤矿工人的重要应急避险装备。需要救生舱舱体能抵抗冲击波、石块的冲击,且具有优异的隔热性能。通常设计矿用救生舱时,都是增加构件厚度或对救生舱结构进行优化,研究性能已经开发优化到了瓶颈。而该文章采用负泊松比材料填充进矿用救生舱夹层内,利用其轻质化、隔热、隔振和抗冲击性能优良的特点,提升整体救生舱的抗冲击能力和隔热能力。通过爆炸瞬态热分析、热力耦合冲击性能分析、碰撞冲击响应分析等来验证负泊松比填充矿用救生舱其优越的安全性能。