Mechanische Metamaterialien, inspiriert von der Struktur des Skeletts tiefseetauglicher Glasschwämme, besitzen ein großes Potenzial im Bereich des Aufprallschutzes, jedoch weisen die derzeitigen Herstellungsverfahren Probleme wie schlechte Strukturmodulierbarkeit und einfache Funktionen auf. Durch die Kombination von biomimetischen Schwammmetamaterialien mit montierbaren Metamaterialien wurde ein neuer Typ von biomimetischen, montierbaren Schwamm-Metamaterialien mit vollständig symmetrischen Zellelementen (Assembled Bionic Sponge Metamaterials, ABSM) entworfen. Für die Herstellung von drei Proben – ABSM ohne Verschluss, ABSM mit Verschluss und integriertes BSM – wurde 316L-Edelstahl verwendet. Diese wurden durch das Ineinandergreifen von Querplatten, Stehplatten und Schrägplatten zu einer stabilen Verriegelungsstruktur zusammengesetzt, die eine schnelle und einfache Formgebung der biomimetischen Schwamm-Metamaterialien ermöglicht. Die Energieabsorptionsmerkmale der drei Strukturen wurden durch quasistatische Kompressionstests und numerische Finite-Elemente-Simulation untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die durchschnittliche Kollapskraft, die spezifische Energieabsorption und die Kollapskrafteffizienz von ABSM mit Verschluss im Vergleich zu ABSM ohne Verschluss um 52,66%, 18,94% bzw. 17,1% verbessert wurden; die Einführung der Verriegelungsstruktur führte dazu, dass die Struktur ein Doppelplattform-Charakteristikum aufweist, und während der Verformung wurde ein negativer Poisson-Effekt beobachtet, was die Stabilität der Struktur effektiv erhöhte und deren Energieabsorptionsfähigkeit verstärkte; die vorgeschlagene Montagedesignmethode bietet einen neuen Ansatz zur Herstellung biomimetischer Schwamm-Mechanik-Metamaterialien, fördert zukünftige Anwendungen in der Praxis und eröffnet neue Wege für die funktionale Weiterentwicklung.

mechanische Metamaterialien;Tiefsee-Glasschwamm;montierbares Design;quasistatischer Kompressionstest;Finite-Elemente-Simulation;dynamischer Aufprall