對于工程實際而言，一種優秀的結構，需要強度，韌性，耐久性，靜力學，動力學性能以及制造費用的完美平衡。點陣結構無疑正是這樣一種滿足需要的多功能結構，它通過大量周期性復制單個胞元進行生產制造，它的強度，韌性等力學性能可通過點陣的相對密度，胞元的形狀、尺寸、材料，以及加載速率多種途徑調節，甚至可以根據需要實現功能定制。
最近，UniversityofSheffield的ZuhalOzdemir等人(ZuhalOzdemir.Energyabsorptioninlatticestructuresindynamics:Experiments.IntJImpactEng2016;89:49-61.)設計了3種不同形狀的點陣結構，探索了詳細的制備過程，并首次通過實驗得到了其靜力學和動力學特性。
這3種結構的示意圖如下所示，分別為立方形，鉆石形及內陷形。
盡管看起來簡單，制備工藝卻相當復雜。該結構以鈦合金為基質材料，采用EBM（電子束融刻）技術，加工精度可達45-110微米，甚至無需預熱。加工完成后的結構如下圖所示，尺寸均為25×25mm，相對密度分別為0.139，0.137，0.166。
下圖所示則是這種結構單個最小胞元的外觀圖和橫截面圖。
材料制備完成，接下來要做的就是靜力學實驗了。實驗采用25×25×5mm的試樣尺寸，以0.2mm/min的速度進行軸向壓縮。壓潰的變形過程如下圖所示，可以看出鉆石形的點陣結構從最薄弱的底部開始破壞，而內陷形的點陣結構破壞形式則為底部和頂部同時發生。
同時，靜力實驗還得到了壓潰過程中的應力-應變曲線，如下圖所示。立方形的結構在壓縮過程中，經過彈性變形階段就發生了脆性破壞；鉆石形結構和內陷形結構則比較相似，均經過了彈性和塑性變形兩個階段，最后達到致密階段。
對于點陣結構的動態力學性能，文中則采用了HPB（霍普金森壓桿）實驗進行測試，如下圖所示，分別是試樣與沖擊彈頭分離和粘合后的HPB實驗，沖擊頭還分別選取了兩種不同的材料：鋼和尼龍66，對應的沖擊速度分別在7.3-8.9m/s和175-191m/s之間。
實驗結果發現，對于單層的內陷形點陣結構，遠端面（黑線）和沖擊面（灰線）兩種沖擊方式結果相差不大，而沖擊彈頭不同時，鋼彈頭（左圖）的沖擊峰值為250MPa左右，低于尼龍66沖擊彈頭（右圖）的300MPa。
在此基礎上，又進行了5層點陣結構的HPB沖擊實驗。5層的鉆石形點陣結構實驗結果如下圖所示，兩種沖擊方式和沖擊彈頭的不同選擇，都會對試樣的應力-應變曲線造成一定的影響。
而5層的內陷形點陣結構實驗結果如下圖所示，沖擊面方式比遠端面沖擊導致更高的應力，尼龍66彈頭比剛彈頭能承受更高的應力。
陜公網安備 61030502000103號 
