仿生分形夹芯板芯体结构吸能特性研究
于地1
王兆阳2
刘岩松2
邹猛2
1.长春光华学院 机械工程学院,长春 1300332.吉林大学 生物与农业工程学院,长春 130022
摘要：为提高传统夹芯板的能量吸收效率,受王莲叶脉树状分形结构启发,设计了一种仿生树状分形夹芯板芯体(Biomimetic Tree-Like Fractal Core,BTLFC).首先,通过准静态压缩试验,发现二阶BTLFC的比吸能较传统蜂窝芯体提升了5.69%,平均压溃力提升了4.46%.其次,建立了BTLFC的有限元数值模型,结合准静态压缩试验数据,表明有限元模型误差在2.2%以内,证明了有限元模型具有较高的准确性.最后,采用拉丁超立方试验设计、Kriging代理模型及第二代非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)对BTLFC的结构参数组合(尺寸比r、分叉角度θ、分形阶数D)进行了多目标优化设计.优化后BTLFC的最优结构展现了更优异的综合性能,其比吸能较传统蜂窝芯体提升了10.19%,峰值压溃力降低了12.27%,质量减小了11.79%.研究结果可为开发高性能能量吸收结构提供新的仿生设计思路.
关键词：叶脉结构仿生设计有限元能量吸收多目标优化
分类号：TB17(工程基础科学)
论文发表日期：2025-10-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 124-130 )
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