手征超结构各向异性力学性能及抑振特性研究

Tetrachiral metastructures with innovative unit cell and shape configuration will be designed, the in-plane node-ligament coupling deformation mechanism will be revealed, and the anisotropic constitutive law for tetrachiral metstructures will be proposed; Making use of stiffness-compliance fitness and structural optimization, the dynamic response of sandwiched structure with graded tetrachiral and anti-tetrachiral cores under external vibration loading will be studied, and the vibration attenuation mechanism of chiral-core sandwich panel with distributed resonating mass at the nodes will be revealed through experimental and simulation comparison. In this research project, the anisotropic constitutive law for tetrachiral and anti-tetrachiral metastructures will be constructed, the vibration attenuation features of sandwiched panel with graded tetrachiral and anti-tetrachiral cores will be revealed, and the vibration attenuation abilities of chiral sandwich panels will be improved through elliptical node resonating mass distribution optimization. The research results of this project will provide theoretical and technical supports for the industrial application of graded chiral metastructures in aerospace, transport, national defense, medical device industries, etc.

开展新胞元、新构型四韧带手征/反手征超结构设计，研究手征超结构胞元角点-韧带之间的耦合变形规律，建立具有新胞元、新构型手征超结构的各向异性本构关系模型；基于所提出的新胞元手征超结构，设计出新型抑振夹芯复合板，建立结构的振动分析理论模型，并采用刚度-阻尼匹配、构型优化技术，研究结构在外部振动冲击载荷下的动态响应规律；通过实验表征和有限元分析方法，揭示具有角点谐振弹性体质量单元优化分布手征超结构梯度夹芯复合板的抑振机理。本项目将建立具有椭圆角点四韧带手征/反手征超结构的各向异性本构关系，阐明振动机械波和超结构胞元相互作用规律，揭示椭圆角点四韧带手征/反手征超结构梯度夹芯复合板的抑振机理，并实现新胞元手征/反手征超结构抑振性能优化，可以进一步为手征超结构在航空航天、交通运输、国防装备中的工程应用奠定理论基础。

开展了增材制造三维手性结构创新构型设计、理论分析和实验研究，并运用大变形理论、能量原理和均匀化方法，建立三维手性结构无量纲参数化分析模型，研究结构拉伸与旋转耦合规律。开展了具有新胞元、新构型手性超结构参数化及多功能一体化力学设计方法研究，综述了手性力学超结构的力学设计方法、多功能一体化性能（冲击吸能、减震降噪、零膨胀、智能变体结构），以及动脉支架、可展开天线、变体机翼、微纳米新型电子器件设计等工程结构上的应用，以及在航空航天、柔性电子、生物医疗、船舶海洋等领域的工程应用。开展了新胞元、新构型手性超结构手性动脉支架的设计，通过理论、实验和有限元结合研究支架的综合力学性能，解析了负泊松比手性动脉支架-斑块-血管壁多层组织的耦合力学行为，拓宽了手性结构工程应用领域。