近日，刘虎教授研究小组在3D打印轻质结构研究上取得重要进展，相关工作以“Dynamic crushing behavior of a novel bi-directional gradient lattice structure under axial and oblique impact loadings”为题发表在薄壁结构领域期刊《Thin-Walled Structures》（IF：6.4）。8040威尼斯2022级硕士研究生岳磊为第一作者，刘虎教授为通讯作者，合作者还包括8040威尼斯康国政教授、阚前华教授和成正强老师。
图1 论文首页
轻质点阵结构具有比强度高、吸能效率高、多功能性强等优点，与传统结构相比，在航空航天、汽车、飞机、生物医学等领域显示出巨大的应用潜力。由于结构在真实场景中受到的载荷极为复杂，因此综合提升结构在轴向和斜向载荷下的力学性能以改善其抗冲击性能是很有必要的。
具有均匀或单向梯度拓扑分布的点阵结构已经被大量学者研究，这些结构能在某一特定方向上提供优异的抗冲击性能。尽管这些点阵结构在轴向冲击载荷下具有优异的力学性能，但其在斜向冲击载荷下的动力性能并没有明显改善。而实际的冲击载荷出现的方向是随机的，传统的设计在这种情况下不再适用。
为了满足轻质结构在不同冲击方向下的耐撞性要求，刘虎教授课题组展开了系统的研究。提出了一系列具有对称和非对称梯度拓扑构型的双向梯度点阵结构，分析了低速、中速和高速轴向冲击载荷作用下双向梯度点阵结构的变形机理和力学响应。最后，系统地研究了它们在不同冲击方向下在梯度耦合平面上的冲击响应。这些新设计的双向梯度点阵结构既可以利用平行于其梯度方向的加载方向的强度，又可以利用垂直于其梯度方向的加载方向的优势来提高其吸能能力，可为多功能轻量化结构的设计提供参考，提高结构的力学性能和抗冲击性能。
图2 研究概要
该研究受到了四川省自然科学基金(No. 23NSFSC0808)和中央高校基本科研业务费专项资金(Nos.:2682022CX053, 2682023CG00和2682023CX056)的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.tws.2024.111697
