通过整体张紧，将孤立的刚性杆融入柔性挂绳网络结构中，产生非常轻的自张紧桁架结构。

Gasco News 据外媒报道，Gascoo Automotive News 据外媒报道，加州大学欧文分校和佐治亚理工学院的工程师开发了一种新型机械超材料，可以防止变形和变形。失败。他们采用了整体张拉的方法，这是一个百年的设计方法，将孤立的刚性杆整合到一个灵活的挂绳网络结构中，从而形成了一个非常轻的自张紧桁架结构。

（图片来源：ICU）

研究团队从直径950纳米的组件开始，使用复杂的直接激光写入技术生成尺寸在 10-20 微米之间的基本单元。这些电芯被构造成一个有8个电芯的超级电芯，可以与其他电芯形成连续的结构。接下来，研究人员进行了计算建模和实验室实验，观察到这些结构表现出独特的均匀变形行为，并且不存在局部过应力或未充分利用的情况。

团队发现，新超材料的变形增加了25倍。与最先进的电网布置相比，其能量吸收能力串联增加。研究员Lorenzo Valdevit说：“几十年来，对张力整体结构的研究一直在进行。几年前，佐治亚理工学院的Julian Rimoli教授在理论上提出了适当周期张力整体网格的概念。通过这个对于该项目，我们实际上是第一次开发这些超材料并进行了性能演示。”

在为行星着陆器开发结构配置时，佐治亚理工学院团队发现整个飞机基于张力能承受其单个部件的剧烈变形或弯曲而不发生坍塌，这是其他结构中从未观察到的。研究员 Rimoli 教授说：“因此我们萌生了利用相同原理制造超材料的想法，并发现了第一个 3D 张力整体超材料。”

通过创新的增材制造技术，超轻坚固的传统结构基于微米尺寸的桁架和网格，有可能在飞机、风力涡轮机叶片和许多其他应用中取代较重的固体材料，受到工程师的密切关注。这些领先的材料具有优异的特性，但与其他承重结构一样，如果过载，它们仍然容易损坏。首席研究员 Jens Bauer 说：“在常见的纳米结构材料中，失效通常始于高度局部变形。剪切带、表面裂纹以及某一区域的墙壁和柱子的弯曲都会引起连锁反应，导致整个结构发生变形。坍塌。”当受压构件弯曲时，受拉构件不弯曲，导致桁架网格开始坍塌。通常，这些构件在一个共同的节点上相互连接，只要其中一个发生故障，就可能迅速蔓延到

相反，受拉整体结构的受压构件形成一个闭环，相互隔离，仅由受拉构件连接。在这种情况下，受拉构件的失稳受压构件只能通过拉伸载荷路径传递，如果不断裂，则不会表现出不稳定。推拉整个系统，整个结构将被均匀压缩，从而防止局部损坏，避免故障。

UCI 研究员 Valdevit 表示，拉伸整体超材料表现出前所未有的抗破坏性、极端的能量吸收、变形和强度，超过所有其他类型的领先轻量级结构。”研究为可重复使用的冲击保护系统和自适应承重结构等先进工程系统的设计提供了重要基础。”

文章来源：《机械工程材料》 网址: http://www.jxgcclzz.cn/zonghexinwen/2021/0825/536.html

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