图2冲击速度对仿贝壳结构抗冲击性能影响:(a)层状结构与仿贝壳结构耗能比值(b)贝壳结构砖块滑动机制表征
3.对具有预应力的3D打印珍珠层结构样本进行的冲击测试证明了预应力策略可以与临界预应力下的砖块滑动机制协同作用,揭示了预应力在珍珠层结构抗冲击性中的关键作用。根据研究所提出的预应力策略可以被运用到其他材料以提高其他异质结构仿生结构材料的冲击性能。同时,仿生预应力策略与砖块滑动机构相结合,成本低廉且易于实施,可有效提高珍珠层结构材料的抗冲击性。
1.受自然现象的启发,残余应力自然发生在实体排列的珍珠层中,因此提出了一种仿生预应力策略,通过与砖块滑动增韧配合来提高珍珠层结构的抗冲击性能。
2.通过仿真模拟可以发现,预应力增强砖块滑动和预应力削弱结构完整性之间的协同效应导致珍珠层结构在临界预应力下的抗冲击性呈现出差别,可以根据此对材料抗冲击性能进行优化
作为预应力的残余应力自然存在于生物结构材料中可以提高结构材料整体力学性能。通过模拟、3D打印和落锤测试相结合,揭示了在临界预应力下,预应力增强砖块滑动和预应力削弱结构完整性之间的协同效应可以优化珍珠层结构的抗冲击性。