Page 14 - 机械工程材料2024年第十一期

姜丽云，等：工程领域负刚度超材料的研究进展

阻尼器、新型驱动器、缓冲吸能结构、隔振和吸声 ［7］ 谭小俊. 负刚度力学超材料设计及其性能研究［D］. 哈

结构、封装工艺、运动装备和医疗器械等多个方面， 尔滨：哈尔滨工业大学，2022：51-107.
但目前仍处于研究阶段，还面临缺乏多维多向的复 TAN X J. Design and properties of negative stiffness
杂结构、方向依赖性较强、吸能效果受限以及整体 mechanical metamaterials［D］. Harbin：Harbin Institute
of Technology，2022：51-107.
结构力学性能较弱等问题，未来研究将集中在以
［8］ CHEN S，LIU X，HU J Q，et al. Elastic architected

下几个方面：（1） 考虑材料在实际应用中的多物理
mechanical metamaterials with negative stiffness effect
场耦合作用，如力-热耦合、力-电耦合等来进行综 for high energy dissipation and low frequency vibration
合设计并充分开发材料性能；（2） 通过优化结构设 suppression［J］. Composites Part B：Engineering，2023，
计、采用高性能材料和引入增强机制，以提升材料 267：111053.
力学性能；（3） 研究多维多向的负刚度超材料，设计 ［9］ 王竞哲，陈保才，朱绍伟，等. 圆锥形负刚度超材料吸

出各种复杂结构，从而满足不同工程领域的需求； 能性能研究［J］. 应用数学和力学，2023，44（10）：1172-

（4） 深入研究负刚度超材料在不同环境下的耐久性 1179.
和可靠性，并提出相应的改进措施；（5） 基于目标性 WANG J Z，CHEN B C，ZHU S W，et al. Study on
energy absorption performances of conical negative
能或应用条件，实现结构的逆向设计；（6） 运用拓扑
stiffness metamaterials［J］. Applied Mathematics and
优化、机器学习等方法探索新的设计思路；（7）开发
Mechanics，2023，44（10）：1172-1179.
经济、高效的制备工艺来推动负刚度超材料的大规 ［10］ PAN Y，ZHOU Y，WANG M，et al. A novel reinforced

模生产和应用。 cylindrical negative stiffness metamaterial for shock
isolation：Analysis and application［J］. International
参考文献：
Journal of Solids and Structures，2023，279：112391.

［1］ PRASAD J，DIAZ A R. Synthesis of bistable periodic ［11］ 潘怡，王萌，周阳，等. 新型负刚度超材料吸能结构的

structures using topology optimization and a genetic 设计与优化［J］. 振动与冲击，2023，42（6）：180-187.
algorithm［J］. Journal of Mechanical Design，2006，128 PAN Y，WANG M，ZHOU Y，et al. Design and
（6）：1298-1306. optimization of a new energy absorbing structure with

［2］ MEHREGANIAN N，FALLAH A S，SAREH P. negative stiffness metamaterial［J］. Journal of Vibration
Structural mechanics of negative stiffness honeycomb and Shock，2023，42（6）：180-187.

metamaterials［J］. Journal of Applied Mechanics，2021， ［12］ TAN X J，WANG B，YAO Y T，et al. Programmable
88（5）：051006. Buckling-based negative stiffness metamaterial［J］.
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研究［D］. 上海：上海交通大学，2020：43-64. ［13］ TAN X J，WANG L C，ZHU S W，et al. A general
REN C H. Research on design method and mechanical strategy for performance enhancement of negative
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University，2020：43-64. ［14］ CHEN B C，CHEN L M，DU B，et al. Novel
［4］ ZHU S W，TAN X J，CHEN S，et al. Quasi-all- multifunctional negative stiffness mechanical

directional negative stiffness metamaterials based on metamaterial structure：Tailored functions of multi-stable
negative rotation stiffness elements［J］. Physica Status and compressive mono-stable［J］. Composites Part B：
Solidi （B），2020，257（6）：1900538. Engineering，2021，204：108501.

［5］ GUO S，GAO R J，TIAN X Y，et al. A 3D ［15］ ZHU Z S，WEI R，ZHANG H，et al. Cat paw-inspired

metamaterial with negative stiffness for six-directional magnetorheological elastomer embedded mechanical
energy absorption and cushioning［J］. Thin-Walled metamaterials with active sensing and switching stiffness
Structures，2022，180：109963. for vibration isolator［J］. Sustainable Materials and

［6］ FOSSAT P，KOTHAKOTA M，ICHCHOU M，et al. Technologies，2024，40：e00954.

Dynamic bending model describing the generation of ［16］ 刘隽畅. 基于深度学习的微结构单胞性质预测及设
negative stiffness by buckled beams：Qualitative analysis 计［D］. 大连：大连理工大学，2021.
and experimental verification［J］. Applied Sciences， LIU J C. Prediction and generation of microstructure
2023，13（16）：9458. with deep learning［D］. Dalian：Dalian University of

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