复合材料具有比强度高、比模量高、耐疲劳、热性能优越等优点，被广泛应用于航空航天、交通运输、机械化工、医疗器械等领域。拉胀结构由于负泊松比效应使得其力学性能得到增强，包括剪切模量、断裂韧性、热冲击强度、压痕阻力等。因此，复合材料拉胀结构有广阔的应用前景。传统复合材料成型工艺过程较复杂，加工成本较高，且大多需要模具，因此无法实现复杂结构件的快速制造。3D 打印技术过程简单，加工成本低，材料利用率高，为复合材料轻质结构的低成本快速制造提供了一种有效的技术途径。

本研究通过合理的路径规划，利用3D 打印技术制备了连续芳纶纤维增强聚乳酸(PLA) 复合材料和纯PLA 基体两种材料的拉胀蜂窝结构，对其在面内压缩下两个方向的力学性能进行了实验研究。同时针对连续纤维复合材料的“一笔画”打印特点，发展了基于路径规划的理论和数值仿真计算模型，并通过理论和数值仿真对结构在面内压缩下的力学性能进行了参数化分析。最后，通过扫描电镜观察了结构的破坏模式，将复合材料与纯PLA 基体两种材料拉胀结构进行对比。研究发现，复合材料拉胀结构在压缩过程中，纤维阻止了基体裂纹的扩展，防止结构被压碎。与纯PLA 结构相比，其力学性能有显著的提升且具有更低的泊松比。改善3D打印连续纤维增强复合材料拉胀结构中的纤维含量和打印缺陷，可进一步提高其力学性能。

上述研究成果以“3D printed continuous fiber reinforced composite auxetic honeycomb structures”为题发表于复合材料领域top期刊Composites Part B: Engineering，影响因子6.864。西安交通大学韩宾副教授为该论文的通讯作者。第一作者全超为本课题组的硕士研究生。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359836819354083