近日，莫帥教授團隊在連續(xù)可變剛度行星輪系振動控制力學超材料/超結(jié)構(gòu)領(lǐng)域取得研究進展，研究成果“Metamaterial design and continuously adjustable mechanical properties based on novel planetary gear trains”發(fā)表在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域國際權(quán)威學術(shù)期刊《Structures》（英國結(jié)構(gòu)工程師學會（The Institution of Structural Engineers）會刊）。成果中創(chuàng)新提出的2類行星齒輪力學超材料新構(gòu)型及對應振動調(diào)控超結(jié)構(gòu)經(jīng)《Structures》期刊評審專家和主編審議,被成功命名為“廣西大學齒輪力學超材料”（GXU-gear-M-C-I、GXU-gear-M-C-Ⅱ）。該成果以廣西大學省部共建特色金屬材料與組合結(jié)構(gòu)全壽命安全國家重點實驗室為第一單位及通訊單位，莫帥教授為第一作者兼通訊作者，國家級人才張偉教授為共同通訊作者。
圖1 研究成果在線發(fā)表界面
超材料/超結(jié)構(gòu)是指一類具有特殊性質(zhì)的人造材料/結(jié)構(gòu)，其具備天然材料/結(jié)構(gòu)所不具備的特殊性質(zhì)，超材料/超結(jié)構(gòu)成分上沒有特別之處，它們的奇特性質(zhì)源于其精密的幾何結(jié)構(gòu)以及尺寸。當前多數(shù)力學超材料/超結(jié)構(gòu)通過設(shè)計不同類型的物理結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)預期力學特性，僅能工作在且既定力學特性之下而難以依據(jù)實際需求進行動態(tài)調(diào)控；部分力學超材料性能可調(diào)但僅能梯度非連續(xù)調(diào)控；部分通過物理化學場致作用形成的間接可變力學特性存在滯后性及精準調(diào)控性能差，難以滿足特殊環(huán)境高精度要求。
莫帥教授團隊面向高端裝備、航空航天、智能制造、智能建造等領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)安全化、智能化發(fā)展重大需求，充分利用齒輪傳動高精高效、傳遞扭矩大、傳動穩(wěn)定可靠以及行星齒輪類型多樣、傳動模式多變等優(yōu)點，創(chuàng)造性提出2類行星齒輪力學超材料新構(gòu)型及對應振動調(diào)控超結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)力學性能連續(xù)穩(wěn)定可調(diào)。
圖2廣西大學“齒輪力學超材料”（GXU-gear-M-C-I、GXU-gear-M-C-Ⅱ）
圖3廣西大學“齒輪力學超材料”（GXU-gear-M-C-I、GXU-gear-M-C-Ⅱ）
圖4廣西大學“齒輪力學超材料”（GXU-gear-M-C-I、GXU-gear-M-C-Ⅱ）
該研究提出行星齒輪力學超材料/超結(jié)構(gòu)新構(gòu)型，構(gòu)建基于彎曲梁的行星齒輪力學超材料連續(xù)性能可調(diào)理論，探究行星齒輪力學超材料連續(xù)剛度可調(diào)理論及模態(tài)特征；開展雙層行星輪系和拉式行星輪系單胞及2×2胞力學超材料的壓縮、剪切以及諧響應計算，分析壓縮彈性模量、剪切模量和幅頻響應與控制變量的變化關(guān)系。結(jié)果表明：雙層行星輪系和拉式行星輪系力學超材料的壓縮彈性模量和剪切模量分別具有大幅連續(xù)可調(diào)范圍，其幅頻響應亦可通過控制變量進行調(diào)控。
該研究提出行星齒輪力學超材料/超結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，構(gòu)建行星齒輪力學超材料/超結(jié)構(gòu)力學性能連續(xù)可調(diào)基礎(chǔ)理論，拓展行星輪系結(jié)構(gòu)應用范圍，同時為連續(xù)可調(diào)力學超材料設(shè)計制備、極端服役環(huán)境結(jié)構(gòu)振動控制提供新思路和新方法。
該研究工作在廣西大學“土木工程”學科交叉科研項目資助下開展，是學校推進世界一流學科建設(shè)中“土木工程+”的一項重要科研成果，凸顯了學科交叉對強化校內(nèi)多學科融合發(fā)展、發(fā)揮優(yōu)勢學科的引領(lǐng)作用起到重要的抓手作用。研究工作同時得到國家自然科學基金（No.52265004）、廣西科技重大專項（No.2023AA19005）等項目資助。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352012423015540?
