Study on mechanical properties of the negative Poisson ratio honeycomb prepared by the equibiaxial compression method

LI Yuwei; SU Buyun; QIU Ji; SHU Xuefeng; LI Zhiqiang

doi:DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.012

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Study on mechanical properties of the negative Poisson ratio honeycomb prepared by the equibiaxial compression method

·Experimental Research·Testing Technology· | 更新时间：2025-12-22

- Study on mechanical properties of the negative Poisson ratio honeycomb prepared by the equibiaxial compression method
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 12, Pages: 127-134(2025)
- 作者机构：
  
  1.太原理工大学机械工程学院，太原 030024
  2.太原理工大学航空航天学院，太原 030024
- 作者简介：
  
  SU Buyun, E-mail: subuyun@tyut.edu.cn
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(12102289;12302477);Youth Science Research Project(202203021222081)
- DOI：DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.012
  CLC： O342;TB383
- Received：11 March 2024，
  
  Published：15 December 2025
- 稿件说明：
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李育伟，苏步云，邱吉，等. 等双轴压缩法制备的负泊松比蜂窝的力学性能研究［J］. 机械强度，2025，47（12）：127-134.

LI Yuwei，SU Buyun，QIU Ji，et al. Study on mechanical properties of the negative Poisson ratio honeycomb prepared by the equibiaxial compression method［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（12）：127-134.
李育伟，苏步云，邱吉，等. 等双轴压缩法制备的负泊松比蜂窝的力学性能研究［J］. 机械强度，2025，47（12）：127-134. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.012.

LI Yuwei，SU Buyun，QIU Ji，et al. Study on mechanical properties of the negative Poisson ratio honeycomb prepared by the equibiaxial compression method［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（12）：127-134. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.012.

摘要

负泊松比材料因其具有拉伸时膨胀、压缩时收缩的独特性能，在各个领域均有着广泛的应用。通过对二维Voronoi模型进行等双轴压缩获得了一种负泊松比蜂窝材料，并通过数值仿真研究了不同压缩比对其静态拉伸/压缩力学性能的影响。结果表明，采用上述方法制备的二维负泊松比蜂窝，其拉伸和压缩应力-应变曲线均具有典型的多孔材料“三阶段”变形特征，且呈现出显著的拉压强度非对称性。在单轴拉伸下材料表现出明显的负泊松比现象，随着压缩比的增大，其弹性模量和弹性泊松比逐渐减小，屈服强度和平台应力逐渐增大。随着拉伸应变的逐步增大，材料的塑性泊松比呈现出由负到零再到正的变化规律。然而，由于材料内部棱壁之间的相互接触，导致其向内的变形受限。因此，材料在单轴压缩下表现出正泊松比行为，且其弹性模量、屈服强度、弹/塑性泊松比和平台应力都随压缩比的增大而增大。此外，该负泊松比材料在拉伸下表现为各向异性，而在压缩下表现出各向同性。

Abstract

Negative Poisson ratio materials are widely used in various fields because of their unique properties of expansion in tension and contraction in compression. A honeycomb material with negative Poisson ratio was obtained by equal biaxial compression of the two-dimensional Voronoi model

and the effects of different compression ratios on their static tensile/compressive mechanical properties were studied by numerical simulation. The results show that the tensile and compressive stress-strain curves of the two-dimensional negative Poisson ratio honeycomb prepared by the above methods have typical “three-stage” deformation characteristics of porous materials

and show significant tensile and compressive strength asymmetry. Under uniaxial tension

the material shows the obvious negative Poisson ratio phenomenon. With the increase of the compression ratio

the modulus of elasticity and elastic Poisson ratio gradually decrease

and the yield strength and platform stress gradually increase. With the gradual increase of the tensile strain

the plastic Poisson ratio of the material changes from negative to zero and then to positive. However

due to the mutual contact between the inner edges of the material

the inward deformation of the material is limited. Therefore

the material exhibits positive Poisson ratio behavior under uniaxial compression

and its modulus of elasticity

yield strength

elastic/plastic Poisson ratio and platform stress increase with the increase of the compression ratio. In addition

the negative Poisson ratio material is anisotropic in the tension and isotropic in the compression.

关键词

Keywords

references

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