孟军辉，刘清洋，金泽华

（1.北京理工大学 宇航学院，北京 100081；2.北京理工大学重庆创新中心，重庆 401135）

超材料设计是指通过设计材料的内部结构，从而人为控制材料的各种属性以获得自然界没有的新材料[1].负泊松比超材料是一种具有拉胀特性(负泊松比)的力学超材料，由某一特定的结构(胞元)进行周期性地排列构成，其等效泊松比和等效弹性模量主要由构成该结构的基质材料和胞元的几何参数决定.自LAKES 等[2]成功制备出泊松比值为−0.7 的聚氨酯泡沫以来，负泊松比材料的研究进入到快速发展的阶段，现有的负泊松比材料设计通常是基于已有的负泊松比材料的胞元构型，通过理论公式来对所设计材料的力学性能进行预测.或通过经验，对现有的胞元构型进行改进.宫晓博[3]提出了一种改进的四角星形蜂窝结构，对该结构的弹性模量和剪切模量进行了理论分析，并应用于飞行器蒙皮结构.丛琳[4]提出了一种改进的二维圆形负泊松比结构，将圆形结构的内部用圆柱进行填充，并采用基本梁理论对其力学性质进行了预测，通过改变填充情况实现了对材料泊松比的调节.基于理论分析的设计方法计算方便，并能够满足设计需求，但通常并非“最优”的结果，同时难以设计出全新的胞元拓扑构型.

负泊松比材料设计除了基于理论分析拓展自然界现有的材料之外，可以引入拓扑优化设计来发现新型满足设计需求的负泊松比材料.拓……