团队成员：曾雨妍

项目说明：微结构超材料是由微结构单元有序排布形成的一类新型人工材料，通过合理构筑微结构的几何构型，能够获得自然材料不具备的反常规和超常规等效性能。考虑力学性能的微结构设计已成为一个热点科学问题，研究人员已成功设计拥有负泊松比、可调热膨胀系数、压扭变形、五模态等性能的微结构材料。近年来，3D打印技术的高速发展为加工具有复杂几何构型的微结构提供了技术保障，制备精度可达到几毫米至几十纳米，使微结构材料在航天、航空等领域的轻量化和多功能化设计中展现了巨大的潜力与应用价值。目前，大多数研究主要针对含周期阵列单胞的微结构，而对准周期微结构的刚度和强度研究较少。准周期是指微结构在不同空间位置具有相似的几何构型，但是无法被等价描述。虽然学者们已构造了一族满足n次旋转对称的准周期微结构，通过理论与数值模拟结合的方式，证明了其在最低体积比区间可以获得最大各向同性等效刚度，但是这种微结构在较高体积比区间的刚度特性以及强度特性都还没有进行深入的研究。同时，由于构型复杂，这种微结构也尚未被成功制备出来，因此缺少对其力学特性的实验测试与分析。建立对这类微结构全面的数值分析数据和实验测试数据，是将其用于实际应用不可或缺的步骤。
本项目拟结合数值模拟和实验测试的方法，旨在分析准周期微结构在较高体积比下的等效刚度与强度特性。研究微结构超材料的力学行为是设计新型微结构的前提和基础，对准周期微结构的性能分析仍然较为欠缺，而该项目将解决这一问题。项目拟解决的关键问题属于前沿热点，研究内容中对Abaqus等数值软件的学习，以及3D打印制备等都将是对参与人员在课堂知识以外很好的补充。如能按预期完成，研究成果将是对微结构超材料领域的一次有意义的研究和探索。建议该项目成功立项。