点阵结构因其轻质高强、力学性能可调的特点，在航空航天、运动体育、生物医疗等领域广泛应用。近日，中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心杨永泰课题组提出了一种仿生点阵晶格结构，其融合了竹节和珍珠层的结构原理，旨在可恢复的弹性体系统中实现可调的多级力学性能。研究确定了一个关键的几何偏移参数α，该参数主导着双平台响应与增强刚度响应之间的转变。通过高斯过程回归，建立了代理模型，从而能够根据目标力学性能对杆直径进行逆向设计。准静态和动态压缩测试表明，由顺序结构屈曲和摩擦滑动产生的多级机制在不同应变率下保持稳定，其刚度转变显示出可忽略的速率依赖性。值得注意的是，该结构在10万次压缩循环后仍保留了94.38%的弹性恢复率。对比分析证实，该结构在弹性体中保持了独特的多级特性，而由PA材料制成的传统点阵设计则丧失了此功能。
图1 仿生结构设计概念
图2 不同材料的各类多级点阵结构应力-应变曲线
这项工作为具有多级力学性能和抗疲劳性的弹性体超材料建立了一种新的设计范式，展示了其在可重复使用能量吸收和自适应保护系统等领域中的巨大应用潜力。
相关研究成果以“Bio-inspired Elastomer Lattices with Multi‑stage Mechanics and Fatigue Resilience”为题发表于International Journal of Mechanical Sciences期刊。中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心杨永泰高级工程师为论文第一作者，黄鸿工程师为通讯作者。
