趙 穎，馬 杰，桑 葉，王凱鋒，馬芳武

（1.西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，重慶 400715；2.吉林大學(xué)，汽車仿真與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春 130022）

前言

微結(jié)構(gòu)材料具備力學(xué)性能良好、輕質(zhì)高性能等優(yōu)點(diǎn)，使其在汽車、航空等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［1-3］。通過(guò)對(duì)微元胞進(jìn)行再設(shè)計(jì)，可使其宏觀動(dòng)力學(xué)性能得到大幅度改善。根據(jù)力學(xué)性能的不同，微結(jié)構(gòu)材料可分為正泊松比微結(jié)構(gòu)和負(fù)泊松比微結(jié)構(gòu)。其中負(fù)泊松比微結(jié)構(gòu)材料呈現(xiàn)“壓縮-收縮”的負(fù)泊松比效應(yīng)，這一特殊變形模式使其抗沖擊性能得到顯著提升。因此，開展負(fù)泊松比微結(jié)構(gòu)材料在車輛碰撞安全方面的研究具有重要意義。

若要深入了解微結(jié)構(gòu)材料的宏觀變形模式，常采用有限元仿真分析法［4］。微結(jié)構(gòu)材料的宏觀動(dòng)力學(xué)性能與宏觀結(jié)構(gòu)參數(shù)、梯度分布、沖擊速度、微觀拓?fù)浜突w材料等因素密切相關(guān)［5-9］。鄧小林等［10］研究了一種全參數(shù)化正弦蜂窩結(jié)構(gòu)，該蜂窩結(jié)構(gòu)的輕微拉脹效應(yīng)可增強(qiáng)其面內(nèi)吸能特性。盧子興等［11］研究了具有手性和反手性構(gòu)型的負(fù)泊松比蜂窩材料，通過(guò)研究該材料在不同沖擊速度下的變形模式和能量吸收等動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng)特性，給出了不同沖擊速度下的變形模式。此外，負(fù)泊松比微結(jié)構(gòu)還同時(shí)具備抗凹陷、抗斷裂、高剪切強(qiáng)度和高可設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)［12］。然而，微結(jié)構(gòu)材料在加工制造或使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)損傷，產(chǎn)生不完整因素，若要確定不完整因素對(duì)其整體性能的影響，須對(duì)含有不完整因素（如胞壁質(zhì)量分布不均勻、胞壁彎曲、胞壁錯(cuò)位、孔徑尺寸不均勻、胞壁缺失和元胞缺失等［13］）的微結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行研究。Zhang等［14］研究了蜂窩材料局部缺陷對(duì)其面內(nèi)變形模式以及平臺(tái)應(yīng)力的影響規(guī)律。李振等［15］以內(nèi)凹六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，揭示了微結(jié)構(gòu)面內(nèi)力學(xué)性能對(duì)胞元缺失的敏感程度。Ajdari等［16］研究了隨機(jī)胞壁或胞元缺失對(duì)正六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)屈服強(qiáng)度的影響。上述研究在一定程度上揭示了不同缺陷和缺陷率對(duì)蜂窩材料動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的影響，但以局部變形為主要特征的微結(jié)構(gòu)材料動(dòng)態(tài)響應(yīng)必須考慮不完整因素分布不均勻的影響。基于此，本文中提出一種內(nèi)凹六邊形負(fù)泊松比微結(jié)構(gòu)，其代表性元胞如圖1所示。通過(guò)引入不完整因子（incomplete factor，IF）來(lái)定義胞壁缺失，采用MATLAB隨機(jī)選取設(shè)置不同IF的微元胞，建立仿真分析模型，分別研究其在不同沖擊速度和不同IF下的面內(nèi)沖擊動(dòng)力學(xué)性能。圖1中，h為元胞豎直胞壁高度，a為元胞水平胞壁長(zhǎng)度，H為元胞高度，c為元胞寬度，m、n分別為元胞長(zhǎng)短胞壁的厚度，α、θ分別為側(cè)邊和底邊內(nèi)凹角。

圖1 內(nèi)凹六邊形代表性微元胞

1 計(jì)算模型

1.1 有限元模型

內(nèi)凹六邊形負(fù)泊松比微結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算模型如圖2所示，L1和L2分別為微結(jié)構(gòu)的寬度和高度。采用Hyperworks和Ls?dyna聯(lián)合仿真分析方法對(duì)其動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析。基體材料采用Q235合金鋼，密度ρ=7.85 g/cm3，彈性模量E=210 GPa，泊松比μ=0.28，屈服應(yīng)力σ=235 MPa。計(jì)算過(guò)程選用殼單元進(jìn)行離散，結(jié)合微元胞尺寸，經(jīng)過(guò)反復(fù)試算，有限元網(wǎng)格的初始尺寸為0.5 mm，該有限元模型的面外（沿z軸方向）厚度設(shè)定為2 mm。為保證收斂，在厚度方向取3個(gè)積分點(diǎn)，計(jì)算中采用單面自動(dòng)接觸算法。剛性墻與內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)接觸的動(dòng)靜摩擦因數(shù)分別設(shè)置為0.2。設(shè)定剛性墻以沖擊速度v對(duì)該有限元模型施加沖擊載荷，有限元模型底端施加6自由度全約束，左右兩側(cè)自由度釋放。同時(shí)，為保證其動(dòng)態(tài)響應(yīng)為面內(nèi)響應(yīng)，試件所有的節(jié)點(diǎn)面外位移均予以限制。此外，考慮到模型變形可靠性，為有效地捕捉變形特征，并保證計(jì)算效率和穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，在x、y方向上分別填充微元胞數(shù)目為11和12，代表性微元胞的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置如下:h=3 mm，a=4 mm，m=2 mm，n=1.5 mm，H=20mm，c=30 mm，α=165°，θ=150°。

圖2 內(nèi)凹六邊形負(fù)泊松比微結(jié)構(gòu)有限元模型

1.2 模型可靠性

為驗(yàn)證有限元模型可靠性，建立與文獻(xiàn)［17］中相似的計(jì)算模型，沖擊速度為v=20 m/s時(shí)，內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)的沖擊變形模式如圖3所示。通過(guò)對(duì)比可知，在基體材料性能、邊界條件和加載條件完全相同的條件下，計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)［17］中的面內(nèi)變形模式基本吻合。

圖3 內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)沿y軸沖擊下的面內(nèi)變形模式

為進(jìn)一步驗(yàn)證有限元模型的可靠性，圖4給出了該微結(jié)構(gòu)在面內(nèi)沖擊作用下的能量曲線，包括動(dòng)能曲線、內(nèi)能曲線、總能量曲線、滑移能曲線和沙漏能曲線。其中沙漏能是衡量網(wǎng)格質(zhì)量好壞的1個(gè)重要指標(biāo)，也是驗(yàn)證沖擊仿真模型的有效方法。一般情況下，將沙漏能控制在系統(tǒng)總能量的5%以內(nèi)。由圖4可知，在整個(gè)沖擊過(guò)程中，內(nèi)能的增加量等于動(dòng)能的減少量，表明總能量守恒，且沙漏能與滑移能之和遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于總能量的5%，進(jìn)一步驗(yàn)證了仿真模型的準(zhǔn)確性。

圖4 內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)在面內(nèi)沖擊載荷下的能量曲線

1.3 不完整因子下相對(duì)密度

微結(jié)構(gòu)材料相對(duì)密度為在組成微結(jié)構(gòu)的最小單元中，微結(jié)構(gòu)材料的等效密度與制造胞壁所用材料密度之比［18-19］。因此，無(wú)胞壁缺失時(shí)微結(jié)構(gòu)的等效密度為

式中:S1和S2分別為最小單元內(nèi)胞壁和1/2代表性微元胞的面積，如圖5所示。

圖5 相對(duì)密度求解

將S1、S2分別代入式（1），可得該內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)的相對(duì)密度:

將前文中所設(shè)置的微元胞結(jié)構(gòu)參數(shù)代入式（2），可得其相對(duì)密度為0.11。根據(jù)文獻(xiàn)［9］，在引入不同IF（0、1%、2%、3%、4%、5%）后，該內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)的相對(duì)密度ρ′RD可通過(guò)以下公式獲得。

1.4 臨界速度模型建立

在沖擊載荷作用下，當(dāng)沖擊速度超過(guò)陷波波速，微結(jié)構(gòu)材料的變形開始由整體變形向局部變形轉(zhuǎn)變，材料開始形成局部變形帶，陷波波速又稱第1臨界速度［20］。

式中:εcr為微結(jié)構(gòu)材料的初始應(yīng)變（即應(yīng)力達(dá)到第1次應(yīng)力峰值時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變）；σ′(ε)為微結(jié)構(gòu)材料線彈性階段彈性模量；ΔρRD為微結(jié)構(gòu)材料的相對(duì)密度；ρS為基體材料密度。

隨著沖擊速度的進(jìn)一步增加，局部變形帶以沖擊波的形式從沖擊端向固定端傳播，第2臨界速度［20］為

式中:σc，ys為靜態(tài)平臺(tái)應(yīng)力值；εD為密實(shí)應(yīng)變。

若要獲取第2臨界速度，首先需要得到其準(zhǔn)靜態(tài)平臺(tái)應(yīng)力值，因此，設(shè)置沖擊速度v=2 mm/min，通過(guò)仿真分析得到其準(zhǔn)靜態(tài)平臺(tái)應(yīng)力值，聯(lián)合式（4）和式（5），可得到壁厚為2 mm時(shí)的臨界速度vcr1=12.36 m/s和vcr2=74.62 m/s，選取沖擊速度為8、20、50和90 m/s。

2 計(jì)算結(jié)果與討論

2.1 內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)材料面內(nèi)沖擊響應(yīng)

基于上述所建立的有限元模型，分別得到該微結(jié)構(gòu)在相同沖擊速度與不同IF和相同IF與不同沖擊速度下的變形模式，如圖6所示。

圖6 在不同IF下內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)的變形模式

由圖6可知，當(dāng)v=8 m/s時(shí)，其整體變形呈壓縮-收縮的“＞＜”型負(fù)泊松比變形模式，但隨著IF的增加，其負(fù)泊松比特性明顯減弱。當(dāng)IF=0時(shí)，內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)變形模式為“壓縮-收縮”的負(fù)泊松比變形模式。當(dāng)IF=1%時(shí)，不完整微元胞附近形成“X”型放射狀的局部變形帶，隨著應(yīng)變的增加，由于坍塌區(qū)內(nèi)的微元胞胞壁互相接觸，所形成的局部變形帶迅速擴(kuò)大，最終擴(kuò)展至整個(gè)微結(jié)構(gòu)。當(dāng)IF繼續(xù)增大時(shí)，塑性坍塌區(qū)域增大且擴(kuò)展至整個(gè)微結(jié)構(gòu)的時(shí)間縮短，從而造成到達(dá)密實(shí)區(qū)的時(shí)間縮短，其內(nèi)凹變形趨勢(shì)減弱。當(dāng)IF達(dá)到5%時(shí)，“壓縮-收縮”的負(fù)泊松比變形變得不夠明顯。

當(dāng)速度增加至20 m/s時(shí)，內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)首先在沖擊端形成局部變形帶，如圖6（j）中標(biāo)記所示，隨著壓縮應(yīng)變的增加，固定端開始出現(xiàn)局部變形帶。壓縮應(yīng)變繼續(xù)增加時(shí)，沖擊端和固定端的局部變形帶逐漸向中間傳遞，直至壓縮密實(shí)。在沖擊過(guò)程中該微結(jié)構(gòu)仍會(huì)表現(xiàn)出負(fù)泊松比特性，但不如低速?zèng)_擊時(shí)明顯。

當(dāng)v=50 m/s、IF=0時(shí)，變形為“I”型局部變形模式，如圖6（m）所示。微結(jié)構(gòu)材料固定端的微元胞屈服時(shí)間進(jìn)一步縮短。當(dāng)IF=1%時(shí)，由于沖擊速度比較大，微結(jié)構(gòu)材料在沖擊端的變形比較明顯，不完整微元胞胞壁與鄰近微元胞胞壁相互擠壓形成局部變形帶，IF對(duì)微結(jié)構(gòu)整體變形的影響方式與v=8 m/s、v=20 m/s類似，首先在不完整微元胞附近形成局部變形帶，隨著應(yīng)變不斷增加，變形向整個(gè)微結(jié)構(gòu)擴(kuò)散。隨著沖擊速度增加，整個(gè)材料失效時(shí)間縮短，到達(dá)密實(shí)區(qū)的時(shí)間進(jìn)一步縮短，其負(fù)泊比特性進(jìn)一步減弱。

當(dāng)處于高速?zèng)_擊v=90 m/s時(shí)，試件固定端材料屈服時(shí)間再次縮短，試件在靠近沖擊端形成局部變形帶，遠(yuǎn)離沖擊端的微元胞還未發(fā)生變形，靠近沖擊端的微元胞胞壁互相擠壓造成失效，隨著應(yīng)變?cè)黾?，試件逐漸在靠近沖擊端的部位形成類似于“V”型的局部變形帶，如圖6（s）標(biāo)記所示。相較于中低速?zèng)_擊載荷（8 m/s、20 m/s、50 m/s），在高速?zèng)_擊載荷下，局部變形帶內(nèi)的微元胞變形模式基本一致，變形帶外的微元胞變形模式基本一致。當(dāng)IF增加時(shí)，高速?zèng)_擊載荷下，雖呈現(xiàn)局部變形模式，但I(xiàn)F的增加對(duì)試件整體變形模式影響并不顯著。因此，IF對(duì)低速?zèng)_擊時(shí)微結(jié)構(gòu)整體變形模式有較大影響，對(duì)高速?zèng)_擊時(shí)微結(jié)構(gòu)整體變形模式影響不大。

同樣，可得到相同沖擊速度、不同IF下，內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，如圖7所示。

圖7 不同IF下內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)應(yīng)力-應(yīng)變曲線

由圖7可知，內(nèi)凹六邊形的應(yīng)力-應(yīng)變曲線分為4個(gè)階段:彈性區(qū)、平臺(tái)應(yīng)力區(qū)、平臺(tái)應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)和密實(shí)區(qū)。當(dāng)v=8 m/s、應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)入平臺(tái)應(yīng)力區(qū)時(shí)，IF越大，應(yīng)力-應(yīng)變曲線中的平臺(tái)應(yīng)力區(qū)與水平應(yīng)變軸的距離越短，平臺(tái)區(qū)的長(zhǎng)度并未隨IF的增加而發(fā)生明顯的變化，因此須分析在相同IF下，不同沖擊速度對(duì)微結(jié)構(gòu)面內(nèi)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的影響，以判斷IF的增加是否會(huì)對(duì)平臺(tái)區(qū)的長(zhǎng)度產(chǎn)生影響。當(dāng)持續(xù)壓縮至彈性應(yīng)變?chǔ)臙時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)入平臺(tái)應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)，此時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與水平應(yīng)變軸的距離變化規(guī)律與平臺(tái)應(yīng)力區(qū)類似。當(dāng)微元胞胞壁被壓縮至完全貼合時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)入密實(shí)區(qū)，隨著IF的增加，到達(dá)密實(shí)區(qū)的時(shí)間縮短。當(dāng)v=20 m/s時(shí)，微結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線在彈性區(qū)、平臺(tái)應(yīng)力區(qū)、平臺(tái)應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)以及密實(shí)區(qū)隨IF變化而變化的規(guī)律與v=8 m/s類似，但v=20 m/s時(shí)彈性區(qū)的應(yīng)力峰值比v=8 m/s時(shí)大，雖平臺(tái)應(yīng)力區(qū)長(zhǎng)度無(wú)明顯變化，但平臺(tái)應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)的長(zhǎng)度有所增加，同時(shí)，進(jìn)入密實(shí)區(qū)的壓縮應(yīng)變和相應(yīng)的壓縮應(yīng)變比8 m/s時(shí)都有所增大。當(dāng)v=50 m/s時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線在彈性區(qū)的應(yīng)力峰值進(jìn)一步增大，且達(dá)到應(yīng)力峰值后，應(yīng)力未出現(xiàn)8 m/s、20 m/s時(shí)明顯下降趨勢(shì)。平臺(tái)應(yīng)力區(qū)和平臺(tái)應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線仍表現(xiàn)為IF越大，距離水平應(yīng)變軸越遠(yuǎn)的變化規(guī)律。進(jìn)入密實(shí)區(qū)后，其壓縮應(yīng)變相較于20 m/s時(shí)進(jìn)一步增大，壓縮至密實(shí)時(shí)的應(yīng)力也有所增加。與v=50 m/s相比，v=90 m/s下微結(jié)構(gòu)彈性區(qū)的應(yīng)力峰值進(jìn)一步增大，平臺(tái)應(yīng)力區(qū)和平臺(tái)應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)的長(zhǎng)度增加，且應(yīng)力-應(yīng)變曲線距水平應(yīng)變軸的距離整體有所增加。進(jìn)入密實(shí)區(qū)的時(shí)間進(jìn)一步縮短，壓縮應(yīng)變進(jìn)一步增大，壓縮至密實(shí)區(qū)時(shí)，微結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力增大。

同理，也可得到相同IF、不同沖擊速度下，內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變曲線，如圖8所示。

圖8 不同沖擊速度下內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)應(yīng)力-應(yīng)變曲線

由圖8可知，速度90 m/s的應(yīng)力-應(yīng)變曲線距水平應(yīng)變軸最遠(yuǎn)，8 m/s、20 m/s的應(yīng)力-應(yīng)變曲線距水平應(yīng)變軸最近，并且曲線之間距離較近，沖擊速度為50 m/s時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線處于中間位置。當(dāng)曲線處于彈性區(qū)時(shí)，隨著沖擊速度地增加，內(nèi)凹六邊形在彈性區(qū)的應(yīng)力峰值也增大。當(dāng)進(jìn)入平臺(tái)應(yīng)力區(qū)時(shí)，速度8 m/s、20 m/s、50 m/s所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線長(zhǎng)度接近，v=90 m/s時(shí)平臺(tái)應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線最長(zhǎng)。進(jìn)入平臺(tái)應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)后，v=90 m/s時(shí)的曲線處于最下方且長(zhǎng)度最長(zhǎng)，其他3個(gè)速度則位于最上方且長(zhǎng)度較接近。而微結(jié)構(gòu)材料的吸能特性主要由平臺(tái)區(qū)決定，為更直觀地對(duì)比不同沖擊速度下微結(jié)構(gòu)的能量吸收特性，計(jì)算不同工況下的平臺(tái)應(yīng)力是非常有必要的。

2.2 平臺(tái)應(yīng)力與吸能特性對(duì)比分析

微結(jié)構(gòu)材料平臺(tái)應(yīng)力為

式中:εcr為屈服應(yīng)變，為名義壓縮應(yīng)力到達(dá)第1個(gè)應(yīng)力峰值時(shí)的名義應(yīng)變；εd為密實(shí)應(yīng)變；σ(ε)為隨名義應(yīng)變而變化的名義應(yīng)力。

表1為不同IF下的平臺(tái)應(yīng)力值，圖9為平臺(tái)應(yīng)力變化曲線。

表1 不同IF下的平臺(tái)應(yīng)力

由圖9可知，當(dāng)IF為定值時(shí)，沖擊速度增加導(dǎo)致微結(jié)構(gòu)材料慣性效應(yīng)增強(qiáng)，其平臺(tái)應(yīng)力整體呈增大趨勢(shì)。當(dāng)沖擊速度為定值時(shí)，IF增加使該微結(jié)構(gòu)抵抗沖擊的能力減弱，在速度較大（50 m/s、90 m/s）時(shí)，平臺(tái)應(yīng)力隨IF增加呈下降趨勢(shì)，而當(dāng)速度較低（8 m/s、20 m/s）時(shí)，隨IF增加平臺(tái)應(yīng)力雖表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，但存在較大波動(dòng)，變化規(guī)律不如高速?zèng)_擊載荷時(shí)明顯。

圖9 不同工況下內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)的平臺(tái)應(yīng)力變化曲線

同理，還可得出相同IF、不同沖擊速度下的吸能曲線，如圖10所示。

由圖10可知，隨著壓縮應(yīng)變?cè)黾?，吸能曲線整體呈上升趨勢(shì)。在相同IF下，速度越大，吸能量越多，吸能曲線之間的差距也越來(lái)越大。這說(shuō)明在低速?zèng)_擊下，IF增加對(duì)其吸能特性影響不大，在高速?zèng)_擊下，IF增加對(duì)其吸能特性影響較大。

圖10 不同沖擊速度下內(nèi)凹六邊形微能量吸收曲線

同理，還可得出相同沖擊速度、不同IF下內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)的吸能曲線，如圖11所示。

由圖11可知，在相同沖擊速度下，壓縮應(yīng)變?yōu)槎ㄖ禃r(shí)，吸能曲線距水平應(yīng)變軸的距離隨IF增加逐漸減小，說(shuō)明IF的存在會(huì)對(duì)吸能特性產(chǎn)生影響。當(dāng)速度較低時(shí)，不同IF下的微結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的吸能曲線之間的距離較小。隨著速度增加，曲線之間的距離呈增大趨勢(shì)。說(shuō)明在低速?zèng)_擊下，IF增加對(duì)其吸能特性影響較?。欢诟咚?zèng)_擊下，IF增加對(duì)其吸能特性有較大影響。

圖11 不同IF下內(nèi)凹六邊形能量吸收曲線

3 結(jié)論

本文中針對(duì)具有相同結(jié)構(gòu)參數(shù)的內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)，分別研究了其在不同IF（0、1%、2%、3%、4%、5%）和不同沖擊速度（8 m/s、20 m/s、50 m/s、90 m/s）下的面內(nèi)動(dòng)態(tài)性能。

（1）通過(guò)分析內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)的面內(nèi)變形模式，得出了不同工況下微結(jié)構(gòu)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。發(fā)現(xiàn):在高速?zèng)_擊下，IF的存在對(duì)其變形模式有較大影響；隨著IF增加，其“壓縮-收縮”的負(fù)泊松比特性明顯減弱，變形由穩(wěn)定有序的模式變?yōu)榛靵y無(wú)序的模式，抗撞能力明顯減弱；而對(duì)于低速?zèng)_擊下，IF對(duì)其負(fù)泊松比特性影響較小，變形模式由穩(wěn)定有序向雜亂無(wú)章變化的過(guò)程相較于高速時(shí)變緩。

（2）通過(guò)對(duì)平臺(tái)應(yīng)力與吸能特性的對(duì)比分析，得出不同工況下內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)的平臺(tái)應(yīng)力曲線和單位體積吸能曲線。發(fā)現(xiàn):沖擊速度與IF對(duì)其平臺(tái)應(yīng)力和吸能性能都有顯著影響；相同沖擊速度下，隨著IF增加，平臺(tái)應(yīng)力總體呈減小趨勢(shì)，而吸能特性總體呈減弱趨勢(shì)；但在低速?zèng)_擊下，平臺(tái)應(yīng)力變化較為緩慢，吸能特性隨著IF增加變化并不明顯。結(jié)合內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)材料變形模式的分析，進(jìn)一步證明了穩(wěn)定有序的變形模式有利于結(jié)構(gòu)能量吸收。

（3）獲得了不同工況下，內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)的變形模式、平臺(tái)應(yīng)力及吸能特性。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)充分考慮微結(jié)構(gòu)材料的實(shí)際工況，當(dāng)處于低速?zèng)_擊載荷時(shí)，允許微結(jié)構(gòu)材料存在一定的IF。而當(dāng)處于高速?zèng)_擊載荷時(shí)，應(yīng)盡量避免IF的存在。