手性Kelvin点阵结构设计及抗冲击性能研究

来源：振动与冲击杂志2025年第6期北京时间：

作者：续凯旋,，李恩奇，周仕明,，李道奎lidaokui@nudt,

单位：1.国防科技大学空天科学学院，长沙410073；2.空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室，长沙410073；3.北京空间飞行器总体设计部，北京100094

摘要：手性点阵结构具有轻质化、高比刚度、高比强度等优点，同时具有较好的抗冲击性能。首先在Kelvin单胞结构基础上基于旋转杆件手性结构的变形机理设计了手性Kelvin单胞结构，其次通过冲击实验对比分析了手性对结构抗冲击性能的影响并对结构抗冲击性能提升的原理进行了揭示，最后研究了拓扑结构参数对结构抗冲击特性的影响。结果表明引入手性后结构的冲击应力峰值和平台应力指标有较大幅度提升，冲击应变能小幅度下降；手性Kelvin结构通过减小结构刚度和提高结构变形整体性的方式提升结构抗冲击性能；中心结构直径是影响结构抗冲击性能的主要因素，中等水平的中心结构直径和连接杆角度可以使手性Kelvin结构具有最好的抗冲击性能。研究拓展了三维手性点阵结构的构型范围，为手性Kelvin结构的参数化设计、力学分析以及在抗冲击方向的应用提供了参考。<br>

关键词：三维手性结构；点阵结构；冲击实验；冲击响应