近日，机械与汽车工程学院王永峻博士在工程技术领域顶级期刊《Thin-Walled Structures》（一区Top，IF 6.6）发表题为“Exploiting space group Pm-3m symmetry for designing isotropic lattice structures”的研究成果，安徽工程大学为论文第一署名单位。
该研究针对点阵超材料中刚度各向同性结构设计难、参数调控复杂等问题，基于Pm-3m空间群对称性与嵌套概念，提出了一种刚度各向同性点阵胞元设计方法。通过引入对称性约束减少设计参数，并结合有限元仿真与实验测试，对不同相对密度下的胞元构型进行了验证。结果表明，C-CO 构型具有较高的比刚度以及稳定的吸能特性，证明了该方法的可行性，同时也验证了对称群理论在点阵超材料设计中的有效性。
研究主要创新点：1.提出了一种基于Pm-3m空间群对称性与胞元嵌套思想的刚度各向同性点阵超材料胞元设计方法，通过引入对称性约束有效减少了设计参数数量，提高了参数调控效率；2.将对称群理论系统性地应用于点阵超材料设计，实现了多种刚度各向同性构型的构建与优化，并通过有限元仿真和实验验证了所设计结构优异的力学性能与工程可行性。
图1基于Pm-3m空间群的刚度近各向同性点阵设计及力学表征。（a）胞元设计思想；（b）刚度各向同性设计；（c）试样制备及准静态压缩试验；（d）吸能指标分析
图2所设计点阵胞元与典型点阵胞元的性能对比：(a)不同相对密度下比吸能Ashby图；(b)各类点阵胞元比刚度对比
|
论文原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263823126006609