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(xué)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(xué)術(shù)期刊《Structures》（英國結(jié)構(gòu)工程師學(xué)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(xué)超材料新構(gòu)型及對應(yīng)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(xué)齒輪力學(xué)超材料”（GXU-gear-M-C-I、GXU-gear-M-C-Ⅱ）。該成果以廣西大學(xué)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(dāng)前多數(shù)力學(xué)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(yù)期力學(xué)特性，僅能工作在且既定力學(xué)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(xué)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(xué)場致作用形成的間接可變力學(xué)特性存在滯后性及精準(zhǔn)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(xué)超材料新構(gòu)型及對應(yīng)振動調(diào)控超結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能連續(xù)穩(wěn)定可調(diào)。
圖2廣西大學(xué)“齒輪力學(xué)超材料”（GXU-gear-M-C-I、GXU-gear-M-C-Ⅱ）
圖3廣西大學(xué)“齒輪力學(xué)超材料”（GXU-gear-M-C-I、GXU-gear-M-C-Ⅱ）
圖4廣西大學(xué)“齒輪力學(xué)超材料”（GXU-gear-M-C-I、GXU-gear-M-C-Ⅱ）
該研究提出行星齒輪力學(xué)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(xué)超材料連續(xù)性能可調(diào)理論，探究行星齒輪力學(xué)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(xué)超材料的壓縮、剪切以及諧響應(yīng)計算，分析壓縮彈性模量、剪切模量和幅頻響應(yīng)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(xué)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(yīng)亦可通過控制變量進行調(diào)控。
該研究提出行星齒輪力學(xué)超材料/超結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，構(gòu)建行星齒輪力學(xué)超材料/超結(jié)構(gòu)力學(xué)性能連續(xù)可調(diào)基礎(chǔ)理論，拓展行星輪系結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍，同時為連續(xù)可調(diào)力學(xué)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(xué)“土木工程”學(xué)科交叉科研項目資助下開展，是學(xué)校推進世界一流學(xué)科建設(shè)中“土木工程+”的一項重要科研成果，凸顯了學(xué)科交叉對強化校內(nèi)多學(xué)科融合發(fā)展、發(fā)揮優(yōu)勢學(xué)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(xué)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?
