斜向自支撑余弦曲壳结构多稳态特性研究
陈卓1
王鑫1
王帅2
何佳潞1
李享蒝1
1.重庆交通大学 土木工程学院,重庆 4000742.重庆交通职业学院 智能制造与汽车学院,重庆 402274
摘要：负刚度多稳态结构具有可调节性和可恢复性,因而广泛应用于各个领域.现有负刚度多稳态曲壳结构形式较为单一、组装灵活度不足,为此设计了一种基于余弦函数的斜向自支撑多稳态曲壳结构.利用有限元仿真,探究单胞和串联双胞的反力-位移、稳态与刚度的变化规律,分析曲壳高度、斜支撑高度对结构稳态特性的影响,最后利用响应面优化算法确定单胞最优参数.另一方面,借助3D打印技术制作TPU材料的双胞结构实物,进行准静态压缩试验,并将试验结果与仿真数据进行对比.研究表明,与已有的厚围环曲壳结构相比,斜向自支撑曲壳结构更易实现双稳态;通过合理控制曲壳高度与支撑结构高度,可以得到具有双稳态单胞,以及三稳态的串联双胞结构;在压缩过程中各个稳态之间可以实现跳跃切换,且正刚度随压缩过程增大;平行串联与翻转串联在加载中均可以体现每个胞元的屈曲过程,具有三稳态,比现有厚围环曲壳结构更易实现多胞元的任意、灵活组合叠加.斜向自支撑余弦曲壳结构为结构性能可调节及能量吸收与自锁提供了新结构,也为多稳态结构领域发展提供了新的方向.
关键词：余弦曲壳负刚度多稳态超材料双稳态
分类号：TB34(工程材料学)
论文发表日期：2025-11-15
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：10( 79-88 )
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