刘海涛 王彦斌 张争艳

1.河北工业大学机械工程学院，天津，300401 2.河北工业大学国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心，天津，300401

0 引言

力学超材料[1-2]是从各种特殊的微观结构中获得独特力学特性的一类人工材料。与传统的材料科学不同，力学超材料的设计方法从微观结构出发获得传统材料不具有的力学性能，例如低密度兼顾高刚度和高强度[3]、负泊松比[4]、负热膨胀[5]和压扭转换[6]等特殊的力学特性。虽然现有的力学超材料难以通过传统的制造工艺制备，但3D打印技术让研究者可以在不考虑工艺和可制造性的前提下进行力学超材料的设计。

负泊松比力学超材料在受到压缩时截面收缩。近年来，研究者设计出了许多类型的负泊松比结构：内凹六边形结构[7]、手性结构[8]、反手性结构[9]、双箭头结构[10]等。WANG等[11]提出了一种通过嵌锁搭接得到三维内凹六边形的方法，并通过有限元仿真和实验验证了方法的正确性。

星型结构作为一种典型的负泊松比力学超材料已经被广泛研究。THEOCARIS等[12]回顾了数值均匀化方法，并将其用于星型结构。FU等[13]提出一种将菱形构型与传统构型相结合的结构。为解决星型结构尖角导致的应力集中和难以制造等问题，WANG等[14]提出一种光滑花瓣型结构，通过等几何形状优化得到了提高连接顺滑度、改善结构性能的方法。AI等[15-16]研究了具有可变力学性能的双材料星型结构，设计了3种新的星型结构和1种具有可变热力学性能的新型三维超材料。……