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一．引言
超材料因其负泊松比（Negative Poisson’s Ratio, NPR）等独特性质，在航空航天、交通防护等领域应用广泛。传统凹角蜂窝结构在能量吸收方面存在单平台阶段和变形不可控的局限性。近年来，通过仿生学与复合设计方法（如分层、混合结构）改进蜂窝结构成为研究热点。例如，弧形韧增强和泡沫填充等方法虽有效，但复杂结构的耦合变形机制仍不明确。
近日，Thin-Walled Structures 期刊发表了一篇由中南大学、轨道交通安全关键技术国际联合研究实验室、轨道车辆安全技术国家与地方联合工程研究中心的研究团队完成的有关蜂窝超材料能量吸收性能的研究成果。该研究受植物叶片中平行四边形和三角形脉序启发，提出了一种局部增强凹角蜂窝结构（Locally Enhanced Re-entrant Honeycomb，LERH）结构，通过集成平行四边形和三角形单元，显著提升了能量吸收能力和变形稳定性。论文标题为“In-plane energy absorption capacity of a novel locally enhanced re-entrant honeycomb metamaterial”。
二．模型与方法
1. 结构设计
图1 拉胀超材料的发展历程。(a) 传统拉胀蜂窝结构；(b) 改进型拉胀蜂窝结构；(c) 应用场景
图2 拉胀超材料在轨道车辆中的应用场景
图3 设计策略和结构参数
2.数值模型与材料参数
基于LS-DYNA建立有限元模型，采用聚酰胺（PA）和铝合金（AA6060 T4）两种材料，验证模型准确性。材料拉伸实验表明聚酰胺的屈服强度为13.3 MPa。
图4 有限元模型的建立
三． 结果与讨论
1.数值模型验证与变形机制
图6 实验与数值模拟的变形模式对比结果。(a)局部增强凹角蜂窝结构的全局与局部变形模式；(b) 局部增强凹角蜂窝结构的局部变形细节；(c) 凹角蜂窝结构-2（改进型凹角蜂窝）的变形模式；(d) 传统凹角蜂窝结构的变形模式
2.动态压缩响应
不同压缩速度下，局部增强凹角蜂窝结构呈现低、中、高速三种变形模式。高速压缩时，惯性效应导致应力波动加剧，能量吸收效率（Energy Absorption Efficiency, EAE）显著提升。理论模型验证了平台应力与速度的平方关系。
图7 压缩速度对变形模式的影响
图8 中等与高速压缩下的拟合结果
3.参数分析与耐撞性对比
四．结论
原始文献：
Ding, H., Xie, S., Wang, H., Jing, K., Zhang, J., Yan, H., Zhang, F., & He, G. (2025). In-plane energy absorption capacity of a novel locally enhanced re-entrant honeycomb metamaterial. Thin-Walled Structures, 210, 113062.