机械工程学报

作者：周剑飞, 郭子琦, 许述财, 宋家锋, 邹猛

单位：1. 吉林大学工程仿生教育部重点实验室 长春 130025;2. 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室 北京 100084

关键词：生物结构,轻质,高强,吸能,结构仿生；

基金：国家自然科学基金资助项目(51775233，52075217)。

在长期进化过程中，自然界中的多种动物、植物形成了独特的轻质、高强结构，以此来抵抗外界的复杂冲击载荷，保护自身完整，满足生存需要。生物轻质高强结构的优越性，启发了科研和工程人员采用结构仿生学的方法来对管状和板状两大类吸能结构进行设计优化和改进。对竹子、茎秆/树干、羽轴、骨骼四类管状生物结构和甲虫鞘翅、贝壳、柚子皮、龟壳四类板状生物结构进行综述，阐述了分层、多孔、螺旋、中空等多种结构与轻质高强特性之间的关系。在此基础上，对比和分析了相应的结构元素在单胞管、多胞管、嵌套管、波纹管等管状吸能结构和蜂窝夹芯板、复合材料板、混合结构板等板状吸能机构中起到的作用。进一步对当前仿生吸能领域存在的结构复杂、质量大、缺乏普适性的机理和过渡“桥梁”等问题做出了分析；最后对仿生吸能技术的形式简单化、结构轻量化、理论通用化、“形神兼备”化发展趋势做出展望。

来源：2023年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

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