CN113420346B - 非互易弯曲力学超材料及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种非互易弯曲力学超材料及其设计方法，非互易弯曲力学超材料，在三维空间内，包括多个周期性排布且相互连接的单胞结构；沿第一方向，单胞结构包括第一分部、第二分部和第三分部，沿第二方向上，单胞结构还包括相对设置的第四分部和第五分部；沿第三方向，单胞结构还包括相对设置的第六分部和第七分部；本发明提供的一种非互易弯曲力学超材料，通过打破三维结构的空间反演对称性以及引入非线性，实现了自然材料所不具备的非对称正、反向弯曲刚度特性，为力学功能超材料提供了新的范式。

Description

非互易弯曲力学超材料及其设计方法

技术领域

本发明涉及力学超材料结构设计领域，尤其涉及一种非互易弯曲力学超材料及其设计方法。

背景技术

根据连续介质力学中的麦克斯韦-贝蒂斯互易性定理，绝大多数自然材料的正、反向弯曲变形都应保持对称互易。在大小相同的正、反向弯矩荷载作用下，材料的正、反向弯曲挠度和转角响应均保持对称一致，具有对称相同的正、反向弯曲刚度。

倘若能够突破麦克斯韦-贝蒂斯互易性定理的限制，制备具有非对称正、反向弯曲刚度特性的非互易弯曲材料，获得自然材料所不具备的超常力学性能，这将为力学***设计提供更多的自由度。然而，目前非互易弯曲材料仍非常匮乏，其开发设计仍面临着巨大的挑战。

发明内容

本发明旨在解决上述非互易弯曲材料匮乏的难题。为此，本发明公开了一种非互易弯曲力学超材料及其设计方法，该非互易弯曲力学超材料具有自然材料所不具备的非对称正、反向弯曲刚度特性。

一方面，本发明提供了一种非互易弯曲力学超材料，在三维空间内，包括多个周期性排布且相互连接的单胞结构；

沿第一方向，所述单胞结构包括第一分部、第二分部和第三分部；

所述第一分部包括四个第一连接杆，分别为第一甲连接杆、第一乙连接杆、第一丙连接杆和第一丁连接杆，四个所述第一连接杆的第一端连接至第一端点，且四个所述第一连接杆的第二端均位于第一平面内，沿所述第一方向上，所述第一端点位于所述第一平面和所述第二分部之间，且所述第一端点与所述第一平面具有第一间距；

所述第二分部包括四个第二连接杆，分别为第二甲连接杆、第二乙连接杆、第二丙连接杆和第二丁连接杆，四个所述第二连接杆的第一端连接至第二端点，且四个所述第二连接杆的第二端均位于第二平面内，沿所述第一方向上，所述第二端点位于所述第二平面和所述第一分部之间，且所述第二端点与所述第二平面具有第二间距；

所述第三分部包括四个第三连接杆，分别为第三甲连接杆、第三乙连接杆、第三丙连接杆和第三丁连接杆，四个所述第三连接杆的第一端连接至第三端点，且四个所述第三连接杆的第二端均位于第三平面内，沿所述第一方向上，所述第三端点位于所述第三平面远离所述第二分部之间，且所述第三端点与所述第三平面具有第三间距；

所述第一连接杆在所述第二平面的正投影与所述第三连接杆在所述第二平面的正投影重叠，所述第二连接杆在所述第三平面的正投影与所述第一连接杆在在所述第三平面的正投影交错设置，且所述第一端点在所述第一平面的正投影、所述第二端点在所述第一平面的正投影和所述第三端点在所述第一平面的正投影重叠，沿所述第一方向，所述第一平面、所述第二平面和所述第三平面相互平行；

沿第二方向上，所述单胞结构还包括相对设置的第四分部和第五分部；

所述第四分部包括四个第四连接杆，分别为第四甲连接杆、第四乙连接杆、第四丙连接杆和第四丁连接杆，四个所述第四连接杆的第一端连接至第四端点，且所述第四节点、以及四个所述第四连接杆的第二端均位于第四平面内；

其中，所述第四甲连接杆的第二端与所述第一甲连接杆的第二端连接至第一节点、所述第四乙连接杆的第二端与所述第一乙连接干的第二端连接至第二节点，所述第四丙连接杆的第二端与所述第三乙连接杆的第二端连接至第三节点，所述第四丁连接杆的第二端与所述第三甲连接杆的第二端连接至第四节点，所述第二甲连接杆的第二端连接至所述第四端点；

所述第五分部包括四个第五连接杆，分别为第五甲连接杆、第五乙连接杆、第五丙连接杆和第五丁连接杆，四个所述第五连接杆的第一端连接至第五端点，且所述第五端点、以及四个所述第五连接杆的第二端均位于第五平面内；

其中，所述第五甲连接杆的第二端和所述第一丁连接杆的第二端连接至第五节点，所述第五乙连接杆的第二端和所述第一丙连接杆的第二端连接至第六节点，所述第五丙连接杆的第二端和所述第三丙连接杆的第二端连接至第七节点，所述第五丁连接杆的第二端和所述第三丁连接杆的第二端连接至第八节点，所述第二丙连接杆的第二端连接至所述第五端点；

所述第四连接杆在所述第四平面的正投影与所述第五连接杆在所述第四平面的正投影重叠，且所述第第四端点在所述第四平面的正投影与所述第五端点在所述第四平面的正投影重叠，沿所述第二方向上，所述第四平面和所述第五平面平行；

沿第三方向，所述单胞结构还包括相对设置的第六分部和第七分部；

所述第六分部包括四个第六连接杆，分别为第六甲连接杆、第六乙连接杆、第六丙连接杆和第六丁连接杆，四个所述第六连接杆的第一端连接至第六端点，且所述第六端点、以及四个所述第六连接杆的第二端均位于第六平面内；

所述第六甲连接杆的第二端连接至所述第一节点，所述第六乙连接杆的第二端连接至所述第五节点，所述第六丙连接杆的第二端连接至所述第八节点，所述第六丁连接杆的第二端连接至所述第四节点，所述第二丁连接杆的第二端连接至所述第六端点；

所述第七分部包括四个第七连接杆，分别为第七甲连接杆、第七乙连接杆、第七丙连接杆和第七丁连接杆，四个所述第七连接杆的第一端连接至第七端点，且所述第七端点、以及四个所述第七连接杆的第二端均位于第七平面内；

所述第七甲连接杆的第二端连接至所述第二节点，所述第七乙连接杆的第二端连接至所述第六节点，所述第七丙连接杆的第二端连接至所述第七节点，所述第七定连接杆的第二端连接至所述第三节点，所述第二乙连接杆的第二端连接至所述第七端点；

所述第六连接杆在所述第六平面的正投影与所述第七连接杆在所述第六平面的正投影重叠，且所述第第六端点在所述第六平面的正投影与所述第七端点在所述第六平面的正投影重叠，沿所述第三方向上，所述第六平面和所述第七平面平行；

其中，所述第一平面和所述第四平面垂直，所述第六平面垂直所述第一平面，所述第六平面垂直所述第四平面；且所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相交。

优选的，所述非互易弯曲力学超材料是具有非对称正、反向弯曲刚度特性的材料。

优选的，所述第一节点、所述第二节点、所述第三节点、所述第四节点、所述第五节点、所述第六节点、所述第七节点和所述第八节点分别为一个长方体的八个顶点，所述第二端点为所述长方体的中心。

优选的，所述第一间距、所述第二间距和所述第三间距均相等为δ。

优选的，所述长方体的高为所述第一节点和所述第四节点之间的间距l，且0＜δ＜0.5l。

优选的，所述单胞结构以所述第一端点、所述第二端点和所述第三端点的连接线为轴线旋转180°后与自身重合。

优选的，沿所述第一方向，相邻的单胞结构共用所述第一分部或者所述第三分部；

沿所述第二方向，相邻的单胞结构共用所述第四分部或者所述第五分部；

和/或，沿所述第三方向，相邻的单胞结构共用所述第六分部或者所述第七分部。

优选的，所述第一连接杆、所述第二连接杆、所述第三连接杆、所述第四连接杆、所述第五连接杆、所述第六连接杆和所述第七连接杆的横截面形状为圆形、矩形或者环形。

优选的，所述非互易弯曲力学超材料由三维增材制造方法制备；

其中，所述非互易弯曲力学超材料的制备材质为聚合物或者金属。

又一方面，本发明提供了一种设计上述任一所述的非互易弯曲力学超材料的方法，所述非互易弯曲力学超材料是通过打破三维结构的空间反演对称性以及引入非线性来实现非对称的正、反向弯曲刚度。

与现有技术相比，本发明提供的一种非互易弯曲力学超材料及其设计方法，达到如下有益效果：

本发明提供的一种非互易弯曲力学超材料能够打破麦克斯韦-贝蒂斯互易性定理的限制，具有自然材料所不具备的非对称正、反向弯曲刚度特性，为力学功能超材料提供了新的范式。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的非互易弯曲力学超材料的主视图；

图2为本发明提供的非互易弯曲力学超材料的俯视图；

图3为本发明提供的非互易弯曲力学超材料的侧视图；

图4为图1中单胞结构的结构示意图；

图5为图4单胞结构中八个节点构成的长方体空间的示意图；

图6为图4中单胞结构的主视图；

图7为图4中单胞结构的左视图；

图8为图4中单胞结构的俯视图；

图9为图1中非互易弯曲力学超材料的三点弯曲荷载-挠度曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应注意到，所描述的实施例实际上仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，且实际上仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

结合图1至图9所示，图1为本发明提供的非互易弯曲力学超材料的主视图，图2为本发明提供的非互易弯曲力学超材料的俯视图，图3为本发明提供的非互易弯曲力学超材料的侧视图，图4为图1中单胞结构的结构示意图；图5为图4单胞结构中八个节点构成的长方体空间的示意图，图6为图4中单胞结构的主视图，图7为图4中单胞结构的左视图，图8为图4中单胞结构的俯视图，图9为图1中非互易弯曲力学超材料的三点弯曲荷载-挠度曲线。本实施例提供的非互易弯曲力学超材料100：在三维空间内，包括多个周期性排布且相互连接的单胞结构200，单胞结构200具有空间反演对称性破缺的特征；沿第一方向X，单胞结构200包括第一分部10、第二分部20和第三分部30；第一分部10包括四个第一连接杆11，分别为第一甲连接杆11a、第一乙连接杆11b、第一丙连接杆11c和第一丁连接杆11d，四个第一连接杆11的第一端连接至第一端点Q1，且四个第一连接杆11的第二端均位于第一平面S1内，沿第一方向X上，第一端点Q1位于第一平面S1和第二分部20之间，且第一端点Q1与第一平面S1具有第一间距D1；第二分部20包括四个第二连接杆21，分别为第二甲连接杆21a、第二乙连接杆21b、第二丙连接杆21c和第二丁连接杆21d，四个第二连接杆21的第一端连接至第二端点Q2，且四个第二连接杆21的第二端均位于第二平面S2内，沿第一方向X上，第二端点Q2位于第二平面S2和第一分部10之间，且第二端点Q2与第二平面S2具有第二间距D2；第三分部30包括四个第三连接杆31，分别为第三甲连接杆31a、第三乙连接杆31b、第三丙连接杆31c和第三丁连接杆31d，四个第三连接杆31的第一端连接至第三端点Q3，且四个第三连接杆31的第二端均位于第三平面S3内，沿第一方向X上，第三端点Q3位于第三平面S3远离第二分部20之间，且第三端点Q3与第三平面S3具有第三间距D3；第一连接杆11在第二平面S2的正投影与第三连接杆31在第二平面S2的正投影重叠，第二连接杆21在第三平面S3的正投影与第一连接杆11在在第三平面S3的正投影交错设置，且第一端点Q1在第一平面S1的正投影、第二端点Q2在第一平面S1的正投影和第三端点Q3在第一平面S1的正投影重叠，沿第一方向X，第一平面S1、第二平面S2和第三平面S3相互平行；沿第二方向Y上，单胞结构200还包括相对设置的第四分部40和第五分部50；第四分部40包括四个第四连接杆41，分别为第四甲连接杆41a、第四乙连接杆41b、第四丙连接杆41c和第四丁连接杆41d，四个第四连接杆41的第一端连接至第四端点Q4，且第四端点Q4、以及四个第四连接杆41的第二端均位于第四平面S4内；其中，第四甲连接杆41a的第二端与第一甲连接杆11a的第二端连接至第一节点P1、第四乙连接杆41b的第二端与第一乙连接干的第二端连接至第二节点P2，第四丙连接杆41c的第二端与第三乙连接杆31b的第二端连接至第三节点P3，第四丁连接杆41d的第二端与第三甲连接杆31a的第二端连接至第四节点P4，第二甲连接杆21a的第二端连接至第四端点Q4；第五分部50包括四个第五连接杆51，分别为第五甲连接杆51a、第五乙连接杆51b、第五丙连接杆51c和第五丁连接杆51d，四个第五连接杆51的第一端连接至第五端点Q5，且第五端点Q5、以及四个第五连接杆51的第二端均位于第五平面S5内；其中，第五甲连接杆51a的第二端和第一丁连接杆11d的第二端连接至第五节点P5，第五乙连接杆51b的第二端和第一丙连接杆11c的第二端连接至第六节点P6，第五丙连接杆51c的第二端和第三丙连接杆31c的第二端连接至第七节点P7，第五丁连接杆51d的第二端和第三丁连接杆31d的第二端连接至第八节点P8，第二丙连接杆21c的第二端连接至第五端点Q5；第四连接杆41在第四平面S4的正投影与第五连接杆51在第四平面S4的正投影重叠，且第第四端点Q4在第四平面S4的正投影与第五端点Q5在第四平面S4的正投影重叠，沿第二方向Y上，第四平面S4和第五平面S5平行；沿第三方向Z，单胞结构200还包括相对设置的第六分部60和第七分部70；第六分部60包括四个第六连接杆61，分别为第六甲连接杆61a、第六乙连接杆61b、第六丙连接杆61c和第六丁连接杆61d，四个第六连接杆61的第一端连接至第六端点Q6，且第六端点Q6、以及四个第六连接杆61的第二端均位于第六平面S6内；第六甲连接杆61a的第二端连接至第一节点P1，第六乙连接杆61b的第二端连接至第五节点P5，第六丙连接杆61c的第二端连接至第八节点P8，第六丁连接杆61d的第二端连接至第四节点P4，第二丁连接杆21d的第二端连接至第六端点Q6；第七分部70包括四个第七连接杆71，分别为第七甲连接杆71a、第七乙连接杆71b、第七丙连接杆71c和第七丁连接杆71d，四个第七连接杆71的第一端连接至第七端点Q7，且第七端点Q7、以及四个第七连接杆71的第二端均位于第七平面S7内；第七甲连接杆71a的第二端连接至第二节点P2，第七乙连接杆71b的第二端连接至第六节点P6，第七丙连接杆71c的第二端连接至第七节点P7，第七丁连接杆71d的第二端连接至第三节点P3，第二乙连接杆21b的第二端连接至第七端点Q7；第六连接杆61在第六平面S6的正投影与第七连接杆71在第六平面S6的正投影重叠，且第第六端点Q6在第六平面S6的正投影与第七端点Q7在第六平面S6的正投影重叠，沿第三方向Z上，第六平面S6和第七平面S7平行；其中，第一平面S1和第四平面S4垂直，第六平面S6垂直第一平面S1，第六平面S6垂直第四平面S4；且第一方向X、第二方向Y和第三方向Z两两相交。

可选的，非互易弯曲力学超材料100是具有非对称正、反向弯曲刚度特性的材料。

可以理解的是，由于绝大多数的自然材料在发生弯曲变形时，在大小相同，方向相反的弯曲荷载作用下，材料的正、反向弯曲变形响应总是保持对称一致的。换句话来说，绝大多数的自然材料具有对称相同的正、反向弯曲刚度。这一规律与连续介质力学中的麦克斯韦-贝蒂斯互易性定理所指的互易性有关。倘若能够打破麦克斯韦-贝蒂斯互易性定理的限制，制备具有非对称正、反向弯曲刚度特性的非互易弯曲材料，获得自然材料所不具备的超常力学性能，这将为力学***设计提供更多的自由度。基于此，本发明提供的一种非互易弯曲力学超材料该超材料由单胞结构在三维空间内周期性排列连接而成。该超材料在XZ平面或XY平面发生弯曲时，具有超常的非对称正、反向弯曲刚度特性。该非互易弯曲特性源自于两个物理条件：超材料XZ平面镜面对称性的缺失和结构非线性形变。同时，由图9所示的三点弯曲荷载—挠度曲线可以看出，在相同大小荷载作用下，超材料的正向弯曲挠度要比反向弯曲挠度小。因此，超材料的正、反向弯曲刚度是非对称的，当荷载达到8N时，正向弯曲刚度是反向弯曲刚度的1.8倍。

在一些可选的实施例中，继续结图1至图9所示，本实施例提供的非互易弯曲力学超材料100中，第一节点P1、第二节点P2、第三节点P3、第四节点P4、第五节点P5、第六节点P6、第七节点P7和第八节点P8分别为一个长方体W的八个顶点；第二端点Q2为长方体W的中心。

可以理解的是，非互易弯曲力学超材料100的单胞结构200中的第一节点P1、第二节点P2、第三节点P3、第四节点P4、第五节点P5、第六节点P6、第七节点P7和第八节点P8，分别与相连的节点连接可以构成一个长方体，进一步设置第二端点Q2为该长方体W的中心，确定非互易弯曲力学超材料100的结构。

可选的，第一间距D1、第二间距D2、第三间距D3均相等为δ，即D1＝D2＝D3＝δ。

可以理解的是，非互易弯曲力学超材料100中的第一端点Q1、第二端点Q2和第三端点Q3相当于第一平面S1、第二平面S2和第三平面S3的中心向上或者上下移动位移量δ，移出第一平面S1、第二平面S2和第三平面S3；可选的，第四端点Q4、第五端点Q5、第六端点Q6以及第七端点Q7相当于第四平面S4、第五平面S5、第六平面S6以及第七平面S7的中心向上或者上下移动位移量δ，但是由于第四平面S4、第五平面S5、第六平面S6以及第七平面S7的延伸方向和移动的方向平行，第四端点Q4、第五端点Q5、第六端点Q6以及第七端点Q7是在平面内移动。

可选的，长方体W的高为第一节点P1和第四节点P4之间的间距l，且0＜δ＜0.5l。即第一端点Q1、第二端点Q2、第三端点Q3、第四端点Q4、第五端点Q5、第六端点Q6以及第七端点Q7的位移量δ与长方体W的高为第一节点P1和第四节点P4之间的间距l有关，可以进一步限定非互易弯曲力学超材料100的结构，同时限定0＜δ＜0.5l，本发明对δ的具体数值不做具体限定，只要在范围内即可，下文不再赘述。

可选的，单胞结构200以第一端点Q1、第二端点Q2和第三端点Q3的连接线为轴线旋转180°后与自身重合，进而可以保证非互易弯曲力学超材料该超材料结构在YZ平面内具有双重旋转对称性，但不限于此，也可以设置第一节点P1和第二节点P2之间的间距等第一节点P1和第五节点P5之间的间距，此时单胞结构200以第一端点Q1、第二端点Q2和第三端点Q3的连接线为轴线旋转90°后与自身重合，保证非互易弯曲力学超材料该超材料结构在YZ平面内具有四重旋转对称性，也可以起到一定的技术效果。

在一些可选的实施例中，继续结图1至图9所示，本实施例提供的非互易弯曲力学超材料100中，第四甲连接杆41a的长度、第四乙连接杆41b的长度，第五甲连接杆51a的长度、第五乙连接杆51b的长度，第六甲连接杆61a的长度、第六乙连接杆61b的长度、第七甲连接杆71a的长度和第七乙连接杆71b的长度均相等为e1；第四丙连接杆41c的长度、第四丁连接杆41d的长度、第五丙连接杆51c的长度、第五丁连接杆51d的长度、第六丙连接杆61c的长度、第六丁连接杆61d的长度、第七丙连接杆71c的长度、第七丁连接杆71d的长度均相等为e2；e1＞e2。

在一些可选的实施例中，继续结图1至图9所示，本实施例提供的非互易弯曲力学超材料100中，沿第一方向X，相邻的单胞结构200共用第一分部10或者第三分部30；沿第二方向Y，相邻的单胞结构200共用第四分部40或者第五分部50；和/或沿第三方向Z，相邻的单胞结构200共用第六分部60或者第七分部70。进而通过将多个相邻的单胞结构200周期性排布即可得到非互易弯曲力学超材料100。其中，图1至图3中仅示意出沿第一方向X，相邻的单胞结构200共用第一分部10或者第三分部30，但本发明不限于此，非互易弯曲力学超材料100可以分别在第一方向X、第二方向Y以及第三方向Z至少一种方向上，设置具有多个单胞结构200，具体几个方向上具有多个单胞结构200可以根据实际情况设置，下文不再赘述。

可选的，第一连接杆11、第二连接杆21、第三连接杆31、第四连接杆41、第五连接杆51、第六连接杆61和第七连接杆71的横截面形状为圆形、矩形或者环形。本发明对第一连接杆11、第二连接杆21、第三连接杆31、第四连接杆41、第五连接杆51、第六连接杆61和第七连接杆71的横截面形状不做限定，只要保证实现非互易弯曲力学超材料100即可。

可选的，非互易弯曲力学超材料100由三维增材制造方法制备，但是不限于此，可以通过其他方式制备非互易弯曲力学超材料100，只要实现非互易弯曲力学超材料100具有非对称正、反向弯曲刚度特性即可，其他可以实现非互易弯曲力学超材料的制备方法也属于保护范围。其中，非互易弯曲力学超材料100的制备材质可选树脂、尼龙、铝、铜、钢、铝合金或者钛合金，但不限于此，其他可以实现非互易弯曲力学超材料100的制备材质也属于本发明的保护范围。

在一些可选的实施例中，本发明还提供了一种非互易弯曲力学超材料的方法，非互易弯曲力学超材料是通过打破三维结构的空间反演对称性以及引入非线性来实现非对称的正、反向弯曲刚度。也即基于上述方法可以得到具有非对称正、反向弯曲刚度特性的非互易弯曲力学超材料。

通过以上各实施例可知，本申请存在的有益效果是：

本发明提供的一种非互易弯曲力学超材料能够打破麦克斯韦-贝蒂斯互易性定理的限制，具有自然材料所不具备的非对称正、反向弯曲刚度特性，为力学功能超材料提供了新的范式。

上面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种非互易弯曲力学超材料，其特征在于，在三维空间内，包括多个周期性排布且相互连接的单胞结构；

沿第一方向，所述单胞结构包括第一分部、第二分部和第三分部；

所述第一分部包括四个第一连接杆，分别为第一甲连接杆、第一乙连接杆、第一丙连接杆和第一丁连接杆，四个所述第一连接杆的第一端连接至第一端点，且四个所述第一连接杆的第二端均位于第一平面内，沿所述第一方向上，所述第一端点位于所述第一平面和所述第二分部之间，且所述第一端点与所述第一平面具有第一间距；

所述第二分部包括四个第二连接杆，分别为第二甲连接杆、第二乙连接杆、第二丙连接杆和第二丁连接杆，四个所述第二连接杆的第一端连接至第二端点，且四个所述第二连接杆的第二端均位于第二平面内，沿所述第一方向上，所述第二端点位于所述第二平面和所述第一分部之间，且所述第二端点与所述第二平面具有第二间距；

所述第三分部包括四个第三连接杆，分别为第三甲连接杆、第三乙连接杆、第三丙连接杆和第三丁连接杆，四个所述第三连接杆的第一端连接至第三端点，且四个所述第三连接杆的第二端均位于第三平面内，沿所述第一方向上，所述第三端点位于所述第三平面远离所述第二分部之间，且所述第三端点与所述第三平面具有第三间距；

所述第一连接杆在所述第二平面的正投影与所述第三连接杆在所述第二平面的正投影重叠，所述第二连接杆在所述第三平面的正投影与所述第一连接杆在所述第三平面的正投影交错设置，且所述第一端点在所述第一平面的正投影、所述第二端点在所述第一平面的正投影和所述第三端点在所述第一平面的正投影重叠，沿所述第一方向，所述第一平面、所述第二平面和所述第三平面相互平行；

沿第二方向上，所述单胞结构还包括相对设置的第四分部和第五分部；

所述第四分部包括四个第四连接杆，分别为第四甲连接杆、第四乙连接杆、第四丙连接杆和第四丁连接杆，四个所述第四连接杆的第一端连接至第四端点，且所述第四端点、以及四个所述第四连接杆的第二端均位于第四平面内；

其中，所述第四甲连接杆的第二端与所述第一甲连接杆的第二端连接至第一节点、所述第四乙连接杆的第二端与所述第一乙连接杆的第二端连接至第二节点，所述第四丙连接杆的第二端与所述第三乙连接杆的第二端连接至第三节点，所述第四丁连接杆的第二端与所述第三甲连接杆的第二端连接至第四节点，所述第二甲连接杆的第二端连接至所述第四端点；

所述第五分部包括四个第五连接杆，分别为第五甲连接杆、第五乙连接杆、第五丙连接杆和第五丁连接杆，四个所述第五连接杆的第一端连接至第五端点，且所述第五端点、以及四个所述第五连接杆的第二端均位于第五平面内；

其中，所述第五甲连接杆的第二端和所述第一丁连接杆的第二端连接至第五节点，所述第五乙连接杆的第二端和所述第一丙连接杆的第二端连接至第六节点，所述第五丙连接杆的第二端和所述第三丙连接杆的第二端连接至第七节点，所述第五丁连接杆的第二端和所述第三丁连接杆的第二端连接至第八节点，所述第二丙连接杆的第二端连接至所述第五端点；

所述第四连接杆在所述第四平面的正投影与所述第五连接杆在所述第四平面的正投影重叠，且所述第四端点在所述第四平面的正投影与所述第五端点在所述第四平面的正投影重叠，沿所述第二方向上，所述第四平面和所述第五平面平行；

沿第三方向，所述单胞结构还包括相对设置的第六分部和第七分部；

所述第六分部包括四个第六连接杆，分别为第六甲连接杆、第六乙连接杆、第六丙连接杆和第六丁连接杆，四个所述第六连接杆的第一端连接至第六端点，且所述第六端点、以及四个所述第六连接杆的第二端均位于第六平面内；

所述第六甲连接杆的第二端连接至所述第一节点，所述第六乙连接杆的第二端连接至所述第五节点，所述第六丙连接杆的第二端连接至所述第八节点，所述第六丁连接杆的第二端连接至所述第四节点，所述第二丁连接杆的第二端连接至所述第六端点；

所述第七分部包括四个第七连接杆，分别为第七甲连接杆、第七乙连接杆、第七丙连接杆和第七丁连接杆，四个所述第七连接杆的第一端连接至第七端点，且所述第七端点、以及四个所述第七连接杆的第二端均位于第七平面内；

所述第七甲连接杆的第二端连接至所述第二节点，所述第七乙连接杆的第二端连接至所述第六节点，所述第七丙连接杆的第二端连接至所述第七节点，所述第七丁 连接杆的第二端连接至所述第三节点，所述第二乙连接杆的第二端连接至所述第七端点；

所述第六连接杆在所述第六平面的正投影与所述第七连接杆在所述第六平面的正投影重叠，且所述第六端点在所述第六平面的正投影与所述第七端点在所述第六平面的正投影重叠，沿所述第三方向上，所述第六平面和所述第七平面平行；

其中，所述第一平面和所述第四平面垂直，所述第六平面垂直所述第一平面，所述第六平面垂直所述第四平面；且所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相交。

2.根据权利要求1所述的非互易弯曲力学超材料，其特征在于，所述非互易弯曲力学超材料是具有非对称正、反向弯曲刚度特性的材料。

3.根据权利要求1所述的非互易弯曲力学超材料，其特征在于，所述第一节点、所述第二节点、所述第三节点、所述第四节点、所述第五节点、所述第六节点、所述第七节点和所述第八节点分别为一个长方体的八个顶点，所述第二端点为所述长方体的中心。

4.根据权利要求3所述的非互易弯曲力学超材料，其特征在于，所述非互易弯曲力学超材料中的第一端点、第二端点和第三端点为第一平面、第二平面和第三平面的中心向上或者上下移动位移量δ，第四端点、第五端点、第六端点以及第七端点为第四平面、第五平面、第六平面以及第七平面的中心向上或者上下移动位移量δ；

所述第一间距、所述第二间距和所述第三间距均等于δ；

所述长方体的高为所述第一节点和所述第四节点之间的间距l，且0＜δ＜0.5l。

5.根据权利要求3所述的非互易弯曲力学超材料，其特征在于，所述单胞结构以所述第一端点、所述第二端点和所述第三端点的连接线为轴线旋转180°后与自身重合。

6.根据权利要求1所述的非互易弯曲力学超材料，其特征在于，沿所述第一方向，相邻的单胞结构共用所述第一分部或者所述第三分部；

沿所述第二方向，相邻的单胞结构共用所述第四分部或者所述第五分部；

和/或，沿所述第三方向，相邻的单胞结构共用所述第六分部或者所述第七分部。

7.根据权利要求1所述的非互易弯曲力学超材料，其特征在于，所述第一连接杆、所述第二连接杆、所述第三连接杆、所述第四连接杆、所述第五连接杆、所述第六连接杆和所述第七连接杆的横截面形状为圆形、矩形或者环形。

8.根据权利要求1所述的非互易弯曲力学超材料，其特征在于，所述非互易弯曲力学超材料由三维增材制造方法制备；

其中，所述非互易弯曲力学超材料的制备材质为聚合物或者金属。

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