對(duì)于工程實(shí)際而言，一種優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)，需要強(qiáng)度，韌性，耐久性，靜力學(xué)，動(dòng)力學(xué)性能以及制造費(fèi)用的完美平衡。點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)無疑正是這樣一種滿足需要的多功能結(jié)構(gòu)，它通過大量周期性復(fù)制單個(gè)胞元進(jìn)行生產(chǎn)制造，它的強(qiáng)度，韌性等力學(xué)性能可通過點(diǎn)陣的相對(duì)密度，胞元的形狀、尺寸、材料，以及加載速率多種途徑調(diào)節(jié)，甚至可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)功能定制。

　　最近，UniversityofSheffield的ZuhalOzdemir等人(ZuhalOzdemir.Energyabsorptioninlatticestructuresindynamics:Experiments.IntJImpactEng2016;89:49-61.)設(shè)計(jì)了3種不同形狀的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，探索了詳細(xì)的制備過程，并首次通過實(shí)驗(yàn)得到了其靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性。

　　這3種結(jié)構(gòu)的示意圖如下所示，分別為立方形，鉆石形及內(nèi)陷形。

　　盡管看起來簡單，制備工藝卻相當(dāng)復(fù)雜。該結(jié)構(gòu)以鈦合金為基質(zhì)材料，采用EBM（電子束融刻）技術(shù)，加工精度可達(dá)45-110微米，甚至無需預(yù)熱。加工完成后的結(jié)構(gòu)如下圖所示，尺寸均為25×25mm，相對(duì)密度分別為0.139，0.137，0.166。

　

　　下圖所示則是這種結(jié)構(gòu)單個(gè)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(xué)實(shí)驗(yàn)了。實(shí)驗(yàn)采用25×25×5mm的試樣尺寸，以0.2mm/min的速度進(jìn)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(diǎn)陣結(jié)構(gòu)從最薄弱的底部開始破壞，而內(nèi)陷形的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)破壞形式則為底部和頂部同時(shí)發(fā)生。

　　同時(shí)，靜力實(shí)驗(yàn)還得到了壓潰過程中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，如下圖所示。立方形的結(jié)構(gòu)在壓縮過程中，經(jīng)過彈性變形階段就發(fā)生了脆性破壞；鉆石形結(jié)構(gòu)和內(nèi)陷形結(jié)構(gòu)則比較相似，均經(jīng)過了彈性和塑性變形兩個(gè)階段，最后達(dá)到致密階段。

　　對(duì)于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，文中則采用了HPB（霍普金森壓桿）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)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(shí)驗(yàn)，沖擊頭還分別選取了兩種不同的材料：鋼和尼龍66，對(duì)應(yīng)的沖擊速度分別在7.3-8.9m/s和175-191m/s之間。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)于單層的內(nèi)陷形點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)端面（黑線）和沖擊面（灰線）兩種沖擊方式結(jié)果相差不大，而沖擊彈頭不同時(shí)，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(chǔ)上，又進(jìn)行了5層點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的HPB沖擊實(shí)驗(yàn)。5層的鉆石形點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示，兩種沖擊方式和沖擊彈頭的不同選擇，都會(huì)對(duì)試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線造成一定的影響。

　　而5層的內(nèi)陷形點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示，沖擊面方式比遠(yuǎn)端面沖擊導(dǎo)致更高的應(yīng)力，尼龍66彈頭比剛彈頭能承受更高的應(yīng)力。