胞元結(jié)構(gòu)是增材制造的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，就像建筑用的空心磚，胞元的應(yīng)用減少了材料的使用，有效幫助實(shí)現(xiàn)輕量化，而與此同時(shí)，如何保證仍然滿足力學(xué)性能的要求，則成為建模界“才下眉頭、卻上心頭”縈繞不散的要緊事。

四大常見結(jié)構(gòu)

蜂窩

蜂窩結(jié)構(gòu)是蜂巢的基本結(jié)構(gòu),是由一個(gè)個(gè)正六角形單房、房口全朝下或朝向一邊、背對(duì)背對(duì)稱排列組合而成的一種結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有著優(yōu)秀的幾何力學(xué)性能，因此在材料學(xué)科具有廣泛應(yīng)用。

蜜蜂的蜂窩構(gòu)造非常精巧、適用而且節(jié)省材料。蜂房由無數(shù)個(gè)大小相同的房孔組成，房孔都是正六角形，每個(gè)房孔都被其它房孔包圍，兩個(gè)房孔之間只隔著一堵蠟制的墻。令人驚訝的是，房孔的底既不是平的，也不是圓的，而是尖的。這個(gè)底是由三個(gè)完全相同的菱形組成。有人測(cè)量過菱形的角度，兩個(gè)鈍角都是109°而兩個(gè)銳角都是70°。令人叫絕的是，世界上所有蜜蜂的蜂窩都是按照這個(gè)統(tǒng)一的角度和模式建造的。

圖：寶馬i3碰撞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分

開孔泡沫

所含泡孔絕大多數(shù)都是互相連通的泡沫塑料。開孔結(jié)構(gòu)的獲得僅當(dāng)滿足下列條件：（1）每個(gè)球形或多邊形泡孔必須至少有兩個(gè)孔或兩個(gè)破壞面；（2）大多數(shù)泡孔棱必須為至少3個(gè)結(jié)構(gòu)單元所共有。

與閉孔泡沫相比較，開孔泡沫對(duì)水和濕氣有更高的吸收能力，對(duì)氣體和蒸汽有更高的滲透性，對(duì)熱或電有更低的絕緣性，還有更好的吸收和阻尼聲音的能力。

對(duì)設(shè)計(jì)的影響方面，與蜂窩不同的是，開孔泡沫的設(shè)計(jì)更適合用于刺激環(huán)境下（應(yīng)力、流動(dòng)、熱），這些是不可預(yù)測(cè)的。作為吸收能量的“利器”，開孔泡沫適合用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)。開孔泡沫材料之間的互聯(lián)互通，也使得流體流過該結(jié)構(gòu)更順暢。

圖：金屬泡沫材料的掃描電鏡圖像

圖：開孔泡沫單元在壓縮下的有限元模擬，考慮了彎曲的主要變形模式

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