打砖块冲击好玩

图2冲击速度对仿贝壳结构抗冲击性能影响：(a)层状结构与仿贝壳结构耗能比值(b)贝壳结构砖块滑动机制表征

数值模拟和标度律分析进一步揭示了当达到临界冲击速度后，仿贝壳结构和层状结构抗冲击性能的优势总会出现反转这一现象的内在机理。临界冲击速度的大小与仿贝壳结构的砖块纵横比等尺寸参数和冲击边界条件相关，这间接解释了自然界中具有纳米级“砖块-灰泥”结构的贝壳可能会被捕食者以14.7-23.5m/s速度击碎的现象。

图3冲击速度影响抗冲击性能的机制分析：(a)结构耗能随冲击速度变化的标度律(b)仿贝壳结构砖块纵横比影响

3.对具有预应力的3D打印珍珠层结构样本进行的冲击测试证明了预应力策略可以与临界预应力下的砖块滑动机制协同作用，揭示了预应力在珍珠层结构抗冲击性中的关键作用。根据研究所提出的预应力策略可以被运用到其他材料以提高其他异质结构仿生结构材料的冲击性能。同时，仿生预应力策略与砖块滑动机构相结合，成本低廉且易于实施，可有效提高珍珠层结构材料的抗冲击性。

自然贝壳中的珍珠层具有高度规则的“砖块-灰泥”微结构，是天然的抗冲击盔甲，被视为新型抗冲击防护材料研发中的微结构设计模板之一。前人的研究工作表明仿贝壳结构在准静态或低速冲击加载下，可通过规模化的“砖块滑动”机制耗散大量的冲击能量。