近日，长沙理工大学土木与环境工程学院在非厄米力学与超材料研究领域取得重要进展。该系列工作为复杂结构的屈曲与振动控制提供了全新思路，推动了跨学科理论的融合与发展。相关成果已连续发表在International Journal of Solids and Structures、Proceedings of the Royal Society A、Journal of Applied Mechanics-ASME、Thin-Walled Structures等国际权威期刊上。针对非保守系统与多尺度结构的稳定性与动力学问题，我院教师赖安迪开展了系列研究，主要从以下三个方面开展了创新工作：

1. 非厄米系统的静力学研究

遵循经典弹性理论的研究范式，从微分方程边值问题的角度系统探讨了非厄米奇弹性问题。构建了奇弹性固体力学的解析理论与有限元方法相结合的统一分析框架。研究揭示了奇弹性固体在外部载荷下的变形与应力分布的手性特征，并进一步阐明了圣维南原理在非厄米力学系统中的失效机制，为非厄米系统的理论与数值分析提供了系统化的研究路径（图1）。

图1 奇弹性固体的解析-有限元研究路径

2. 结构的非厄米动力学研究

建立了非厄米PT对称板的解析模型，对结构中非厄米趋肤效应、奇异点等一系列特殊力学现象进行了研究。揭示了系统对扰动响应的平方根依赖关系，并报道了一种由增益和损耗的空间分布产生的单向波动现象。相关成果为结构的能量聚焦，振动控制和高灵敏传感提供了研究基础（图2）。

图2 PT对称板的非厄米动力学分析框架

3. 超材料与薄壁吸能结构研究

基于选择性激光熔融（SLM）金属3D打印技术设计了多尺度混合晶格，并对其力学性能进行了研究。结果表明，结构的破坏对壳体的填充体积分数高度敏感。通过参数调控，结构可实现由宏观整体破坏向稳定分层破坏转变，并在临界参数附近表现出突发式能量吸收增强行为。相关成果可为兼具韧性与能量吸收的超材料设计、制备提供了思路（图3）。

图3 具有高效吸能特性的多尺度混合晶格设计思路

该系列研究得到了国家自然科学基金、湖南省教育厅科研项目及长沙理工大学重点学科创新项目的资助。

原文信息：

[1] Lai A D, Zhou J W, Fu G, et al. Plane odd elasticity problems: Failure of Saint-Venant’s principle. International Journal of Solids and Structures, 2025.

[2] Lai A D, Lim C W. Exceptional Points and Perturbation Dynamic Response in PT-Symmetric Plates. Proceedings of the Royal Society A, 2025.

[3] Lai A D, Fu G, Lim C W. Anomalous buckling of odd elastic plates[J]. International Journal of Solids and Structures, 2024.

[4] Lai A D, Zhou J W, Lim C W. Chiral standing spin waves and unidirectional waves of odd elastic cylindrical shells[J]. Journal of Applied Mechanics, 2024.

[5] Lai A D, Zhou J W, Ou D, et al. Buckling of Odd Elastic Spherical Shells. Thin-Walled Structures, 2025.

[6] Lai A D, Zhou J W, Fu G. Odd elastic stability of cylindrical shells [J]. European Journal of Mechanics - A/Solids, 2024.

[7] Lai A D, Liu P, Wu K, et al. Bone-Inspired Multi-Scale Hybrid Lattice with Enhanced Mechanical Performance. Mechanics of Materials, 2025.

（文 图 / 周家伟 一审/张康 二审/蒋友宝 三审/曾铃）