星形拉胀负泊松比镂空结构图案设计

　　这类星形Auxetic结构属于典型的负泊松比力学超材料构型，在通讯设备的防护结构、缓冲衬垫设计中有着极高的应用价值。日常做通讯终端的抗跌落结构设计时，常规的蜂窝或者橡胶缓冲结构在受冲击时会向侧向膨胀，容易挤压内部的PCB板与射频元器件，反而造成焊点脱落、天线移位的问题，而拉胀结构在受纵向冲击载荷时，材料会向受力中心区域收缩，不会产生侧向的挤压力，能把冲击能量沿着结构的杆件逐步耗散，不会把集中力传递到内部的精密器件上。

　　从结构设计逻辑来看，这个星形单元的几何参数是经过力学迭代的，每个星形臂的夹角、杆件的宽厚比都做了对应调整，保证结构在受拉或者受压时，单元之间的铰接位置不会出现应力集中的问题。做三维建模的时候，要注意每个重复单元的阵列基准，不能直接用线性阵列硬排，要沿着菱形的排布方向做轴向阵列，同时保证相邻单元的连接臂完全共面，不然3D打印或者开模的时候会出现壁厚不均的问题，实际受力时容易在连接位置断裂。

　　实际应用在通讯类产品上时，这类结构可以直接做在设备的中框缓冲层、后盖的防滑纹理或者内置的缓冲垫片上。比如做户外通讯手持终端的外壳防护，把这个结构做在设备的边角包裹位置，当设备从1.2米高度跌落到混凝土面时，结构的收缩特性能把冲击加速度降低40%以上，比同厚度的硅胶缓冲垫吸能效率高不少。另外这个结构的镂空率可以根据实际需求调整，要是用在设备的散热通风位置，可以适当放大单元尺寸，保证通风量的同时还能提供一定的抗挤压能力，不会像普通的格栅结构那样受挤压就直接变形堵死通风道。

　　建模的时候要注意安装边界的处理，结构的最外圈单元要做封闭处理，不能留尖锐的杆件端头，不然装配的时候容易刮伤操作人员，也会在安装时出现卡滞。如果是用在注塑成型的外壳件上，要给每个星形杆件做均匀的拔模斜度，保证脱模的时候不会出现粘模或者杆件拉断的问题，杆件的最小壁厚要控制在0.8mm以上，不然注塑时走胶困难，会出现缺胶的缺陷。如果是用在金属冲压的屏蔽罩衬垫上，要把单元的连接臂做圆弧过渡，避免冲压时出现应力开裂，同时控制整体结构的压缩量在30%以内，保证反复压缩后不会出现塑性变形，维持稳定的缓冲与屏蔽接触性能。

　　这类结构还有一个很实用的特性，就是它的纹理视觉辨识度很高，用在消费类通讯产品的外观上，既能提供防滑的握持摩擦力，又能形成独特的外观识别点，不需要额外做表面纹理处理，结构本身就自带装饰效果。做结构验证的时候，要分别做静态压缩、动态冲击、反复疲劳三个维度的仿真，确认不同载荷下的结构变形量都在设计允许范围内，不会出现压溃后无法回弹的问题。另外在做阵列排布的时候，要根据产品的实际外形曲面做随形阵列，不能直接用平面阵列贴到曲面上，不然会出现单元变形不均，局部力学性能骤降的问题，要保证每个单元的几何角度偏差控制在2度以内，维持整体结构一致的力学表现。