力学季刊

作者：沈世赟, 曹国鑫

关键词：纳米流控系统；纳米多孔材料；功能流体；吸能响应；单元胞形状

本文采用有限元法，基于单元胞模型研究纳米流控吸能系统的准静态压缩响应及单元胞几何形状的影响．单元胞由疏水纳米多孔材料、水和密封层构成，采用圆柱形、半球形和圆台形三种形状．模拟显示，单元胞压缩响应分三部分四阶段：无液填充纳米孔道弹性压缩（阶段Ⅰ、Ⅱ）、液体渗透纳米孔道（阶段Ⅲ）、充液纳米孔道弹性压缩（阶段Ⅳ）．阶段Ⅰ~Ⅳ的压缩刚度分别取决于密封层变形、液体压缩模量、孔道临界渗透压强和表面积、液体压缩模量．单元胞形状主要影响阶段Ⅰ，阶段Ⅱ，之后影响显著降低．相比于圆柱形，半球形初始压缩刚度低约一个量级，压缩位移高约1.6倍；圆台形初始压缩刚度略高于半球形，压缩位移比圆柱形高约2.5倍．差异源于相邻单元胞的空间约束，圆柱形可变形体积最小，圆台形最大．此外，密封层最大应力对单元胞形状不敏感，差异不超过7%．

来源：2025年第4期

《力学季刊》期刊编辑部

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