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龙图腾网恭喜柯江申请的专利一种正交各向异性的人工结构材料及其设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114597662B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210242559.X，技术领域涉及：H01Q15/00；该发明授权一种正交各向异性的人工结构材料及其设计方法是由柯江设计研发完成，并于2022-03-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种正交各向异性的人工结构材料及其设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种正交各向异性的人工结构材料及其设计方法，所述人工结构材料是由在空间上周期性排列的单元构成，所述单元包括两种长方体形状结构，第一种结构是所述单元的基本结构，第二种结构是所述单元的基本结构的变换；所述单元的第一种结构是由24个杆件通过8个结点连接组成的长方体形状结构，所述单元的第二种结构是由36个杆件通过14个结点连接组成的长方体形状结构。该人工结构材料具有6个独立的弹性常数，在材料设计时具有较大的自由度，可以比较自由的指定材料的弹性常数，以实现所需要的人工结构材料，包括力学超材料。本发明在力学超材料，以及弹性波的传播调控和结构的振动调控等领域具有重要价值。

本发明授权一种正交各向异性的人工结构材料及其设计方法在权利要求书中公布了：1.一种正交各向异性的人工结构材料，其特征在于：所述人工结构材料是由在空间上周期性排列的单元构成；所述单元包括两种长方体形状结构，第一种结构是所述单元的基本结构，第二种结构是所述单元的基本结构的变换；所述单元的第一种结构是由24个杆件通过8个结点连接组成的长方体形状结构，包括：与每一个材料主方向平行的杆件有4个，有3个材料主方向，则共计12个平行杆件，在长方体形状结构的每一个面有2个交叉杆件，有6个面，则共计12个交叉杆件，以长方体形状结构的8个顶点作为各杆件连接的8个结点；所述单元的第二种结构，其与所述单元的第一种结构相比，区别在于把长方体形状结构的每一个面的2个交叉杆件的交点作为了1个中间结点，这样每一个面的交叉杆件变为4个，有6个面，则共计6个中间结点和24个交叉杆件，其它都相同，这样36个杆件通过14个结点连接组成一个长方体形状结构；所述单元中的任意一个杆件，允许按照保持该杆件的长度和刚度系数不变的原则，被替换成一个弹簧或一个变截面杆件，其中，一个杆件的刚度系数是指使杆件产生单位轴向变形时所需施加的轴向力，其等于该杆件的轴向刚度与该杆件的长度之比；所述人工结构材料的设计方法，包括以下步骤：步骤一：所述人工结构材料的设计目标的含义是指，在9个弹性常数中指定n个独立的弹性常数，其中，1≤n≤6；根据所述人工结构材料的设计目标，确定所述人工结构材料的9个弹性常数设计值，已知所指定的n个独立的弹性常数，再自由选择6-n个独立的弹性常数，另外3个弹性常数，则根据下面的3个条件得到， 其中，E1,E2,E3分别为材料主方向1、2、3的弹性模量，vij为泊松比，具体为vij＝-εiεj，是单独在j方向作用正应力σj而其它应力分量为0时，i方向应变与j方向应变之比的负值，G23,G31,G12分别为在2-3,3-1,1-2平面内的剪切模量；步骤二：判断所述人工结构材料的9个弹性常数是否符合正交各向异性弹性力学的允许范围，其允许范围如下：E10，E20，E30，|v12|E2E112，|v23|E3E212，|v13|E3E112，G120，G310，G230， 如果所述人工结构材料的9个弹性常数均在允许范围之内，则进行下一个步骤，反之，则重新选择弹性常数，重复上一步骤和本步骤；步骤三：选择所述单元在三个方向的尺寸l1、l2、l3，然后计算所述单元中的各杆件的轴向刚度，具体为： 其中，l1、l2、l3为所述单元分别在1、2、3方向的尺寸,K1为与材料主方向1平行的一个平行杆件的轴向刚度，K2为与材料主方向2平行的一个平行杆件的轴向刚度，K3为与材料主方向3平行的一个平行杆件的轴向刚度，K4为与1-2平面平行的一个交叉杆件的轴向刚度，K5为与1-3平面平行的一个交叉杆件的轴向刚度，K6为与2-3平面平行的一个交叉杆件的轴向刚度；对所述单元中的任意一个杆件，选择该杆件材料的弹性模量，然后计算该杆件的截面面积，具体为：该杆件的截面面积＝该杆件的轴向刚度该杆件材料的弹性模量；检查计算得到的各杆件的截面面积，如果存在负的截面面积，则调整所述单元的尺寸，然后按本步骤重新计算；如果仍然存在负的截面面积，则修改所述人工结构材料的弹性常数设计值，从步骤一开始重新设计；如果各杆件均不存在负的截面面积，则选择该杆件的截面形状，并且确定该杆件的截面尺寸，这样就可得到所述单元中的所有杆件的截面尺寸，其中，若一个杆件的截面面积为0，说明所述单元的杆件组成中，不包括该杆件；然后，从所述单元的两种结构中，选择采用第一种结构或第二种结构；最后根据所述单元的尺寸，判断在一个所述单元的空间范围内，是否存在各杆件的截面太粗大，导致空间拥挤而无法把各杆件连接组成一个所述单元，如果存在该问题，则增大各杆件材料的弹性模量，再重新确定各杆件的截面面积及尺寸；把所述单元在空间上进行周期性排列，相邻的所述单元共用其相邻的结点，这样就构成了所述人工结构材料，如果为了减少所述人工结构材料中杆件的数量，则把相邻所述单元的相邻杆件通过截面面积相加的方法，合并成一个杆件。

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