Study on mechanical property of internal concave angle honeycomb structure with negative Poisson ratio

ZHENG Zhanguang; CHEN Junxiang; SUN Teng; XIE Changji; HUANG Zeng

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.07.017

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Study on mechanical property of internal concave angle honeycomb structure with negative Poisson ratio

·Design·Calculation· | 更新时间：2025-07-10

- Study on mechanical property of internal concave angle honeycomb structure with negative Poisson ratio
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 7, Pages: 135-143(2025)
- 作者机构：
  
  1.广西大学机械工程学院广西高校现代设计与先进制造重点实验室，南宁 530004
  2.北部湾大学机械与船舶海洋工程学院，钦州 535011
  3.广西机电职业技术学院先进制造技术学院，南宁 530007
- 作者简介：
  
  ZHENG Zhanguang, E-mail: zhenglight@126.com
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52265018;51675110);Guangxi Natural Science Foundation(2021GXNSFAA220119);Liuzhou City Science and Technology Planning Project(2022ABA0101)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.07.017
  CLC：
- Received：23 December 2023，
  
  Revised：05 February 2024，
  
  Published：15 July 2025
- 稿件说明：
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郑战光，陈俊翔，孙腾，等. 内凹角型负泊松比蜂窝结构力学性能研究［J］. 机械强度，2025，47（7）：135-143.

ZHENG Zhanguang，CHEN Junxiang，SUN Teng，et al.Study on mechanical property of internal concave angle honeycomb structure with negative Poisson ratio［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（7）：135-143.
郑战光，陈俊翔，孙腾，等. 内凹角型负泊松比蜂窝结构力学性能研究［J］. 机械强度，2025，47（7）：135-143. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.07.017.

ZHENG Zhanguang，CHEN Junxiang，SUN Teng，et al.Study on mechanical property of internal concave angle honeycomb structure with negative Poisson ratio［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（7）：135-143. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.07.017.

摘要

负泊松比结构由于具有优异的力学性能而广泛应用于各工程领域。将星形蜂窝结构与内凹结构相结合，提出了一种新型内凹角型负泊松比蜂窝结构。首先，基于对称性将胞元结构简化分析，利用能量法对该结构的泊松比和等效弹性模量解析式进行推导。其次，采用Abaqus有限元软件对该结构竖直方向压缩力学性能进行研究，将数值模拟结果与理论计算结果比较分析，验证了解析表达式的准确性。最后，讨论了胞元结构的不同几何参数对结构等效泊松比和等效弹性模量变化的影响，并将该结构的等效力学性能与常规星形蜂窝结构进行了对比分析。结果表明，该结构具有良好的负泊松比特性，并且通过改变几何参数的大小，可以对结构的等效力学性能进行调整。研究结果可为新型负泊松比超材料的设计提供一定的参考。

Abstract

Negative Poisson ratio structures are widely applied in various engineering fields due to their excellent mechanical properties. By combining the star-shaped honeycomb structure with the re-entrant structure

a novel re-entrant angle-type negative Poisson ratio honeycomb structure is proposed. Firstly

the unit cell structure was simplified and analyzed based on symmetry

and the analytical expressions for the Poisson ratio and equivalent elasticity modulus of the structure were derived using the energy method. Secondly

the vertical compressive mechanical properties of the structure were investigated using Abaqus finite element software

and the numerical simulation results were compared with the theoretical calculations to validate the accuracy of the analytical expressions. Finally

the influence of different geometric parameters of the unit cell structure on the equivalent Poisson ratio and equivalent elasticity modulus was discussed

and the equivalent mechanical properties of the structure were compared with those of conventional star-shaped honeycomb structures. The results demonstrate that the proposed structure exhibits favorable negative Poisson ratio characteristics

and its equivalent mechanical properties can be adjusted by modifying the geometric parameters. The findings provide valuable insights for the design of novel negative Poisson ratio metamaterials.

关键词

Keywords

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