有一种负泊松比效应，就是材料在被拉伸的时候，会在弹性范围内往横向扩张；要是被压缩呢，反而会往横向收缩。内凹六角形蜂窝就是一种典型的有负泊松比结构的蜂窝，它抗冲击能力强，吸能效果也好，这一章就专门来研究它。蜂窝的整个结构是由好多内凹六角形元胞排列组合成的，上下交错，很有层次。设计的时候是按照 ASTM C364（夹层结构边缘抗压强度的标准测试方法）和 ASTM C365（夹层结构平面抗压强度的标准测试方法）来的。蜂窝的垂直高度 H 设计成 20 毫米，元胞层数是上下交错的 9 层，层向宽度 ω 是 67 毫米，横向长度 L 是 70 毫米。对于内凹六角形元胞，它的波纹壁 l 是 5 毫米，竖直壁 h 是 10 毫米，波纹壁和竖直壁的夹角 θ 是 -30°，壳体厚度 t 是 0.67 毫米。做好的内凹六角蜂窝成品，用千分尺量各个部分的尺寸，发现和设计尺寸基本一样，符合实验要求，能用来做对照组实验。在做实验前，要把蜂窝放在 60℃的恒温烘箱里烘 24 小时，把可能影响实验结果的水分去掉。

面内压缩呢，就是压缩力的方向和实验材料平整面所在平面平行的一种实验方法。用高铁伺服控制拉力试验机（AI - 7000M）对用 CF10/PA6 丝材做出来的内凹六角形蜂窝做无初速准静态面内压缩实验，压缩速度设成 2 毫米每分钟，一直压缩到压缩位移达到蜂窝初始高度的 60%。通过计算机能得到实验过程的力 - 位移曲线。同时用工业相机配合 Demo camera 软件，每 2 秒拍一张照片，记录蜂窝压缩变形的过程。

不同应变压缩实验里的蜂窝，经过五次压缩后，打印层之间都没有明显损坏，整个蜂窝还是比较完好的。逐渐增加的应变也显示出内凹六角形蜂窝层层周期性折叠的变形趋势，这不但再次证明了前面说的蜂窝层层变形的样子，也能看出 CF10/PA6 材料抗压韧性很好。而且随着压缩应变增加，蜂窝的压缩形变也越来越大。

一般材料的压缩变形有能恢复的弹性变形和不能恢复的塑性变形两部分。从上面的结论能知道，随着蜂窝压缩应变增大，CF10/PA6 丝材打印的内凹六角形蜂窝的弹性变形量也跟着按比例增加，蜂窝里面的回弹就变大了，回弹距离也变长了。但是随着压缩次数变多，蜂窝里面的塑性变形量会增加，弹性变形量就变小了，回弹就慢慢减弱，到 4 次和 5 次压缩后就达到一个比较稳定的值了。

实验根据应变设置了固定的压缩位移（6.7、13.4、20.1、26.8、33.5 毫米），不同应变蜂窝的压缩终点位置不一样（可能某层才刚开始受压或者某层已经不行了），每次实验结束都把压缩夹具回到原来的位置，每次压缩后蜂窝回弹的位置也不一样，压缩夹具空走的距离也不一样，所以不同应变蜂窝压缩强度重新上升到的终点位置也不一样。不过从图里能发现，在同样的应变条件下，随着压缩次数增加，蜂窝压缩后的应力没有明显变化，基本比较稳定，这也能侧面证明多次压缩回弹位移差不多这个结论。而且当蜂窝快压缩到终点的时候，压缩后的强度每次都能上升到和上次差不多的位置，这说明蜂窝没变形的层没有强度损失。

总的来说，在应变条件一样的时候，随着内凹六角形蜂窝压缩次数增加，蜂窝压缩后的强度比较稳定，这充分说明内凹六角形蜂窝是一层一层承受压力吸收能量的，多次压缩后应力峰值还是能接近峰值，只是随着应变增大时间变长，峰值应力出现得晚一些，这种特性不会因为压缩次数增加就变弱。而且因为多次压缩时蜂窝的力位移曲线差不多重合，所以蜂窝压缩后的吸能效果不受压缩次数影响。

设计制作了一种用优选的 CF10/PA6 材料通过 FDM 打印出来的内凹六角形蜂窝，用面内压缩实验研究了蜂窝的压缩曲线、吸能效果和变形形式，还研究了它的抗压性能。针对 CF/PA6 内凹六角形蜂窝特有的回弹现象，也研究了压缩应变和压缩次数对蜂窝回弹位移的影响。研究结论有这些：

第一，用面内压缩实验测试 FDM 方法做出来的外观没明显缺陷的 CF/PA6 内凹六角形蜂窝，结果显示内凹六角形蜂窝抗压性能和吸能效果都不错，蜂窝变形是随着应变增大左右倾斜周期性折叠的样子。压缩过程中蜂窝没有明显断裂损坏，说明 CF/PA6 材料在压缩时是韧性变形，这让蜂窝吸能效果更好。所以 CF/PA6 是很适合打印蜂窝结构的材料，吸能特性很棒。

第二，随着 CF/PA6 内凹六角形蜂窝压缩应变从 0.1 增加到 0.5，蜂窝弹性变形量也按比例增加，回弹也变大，回弹距离变长。压缩次数增加时，蜂窝塑性变形量增加，弹性变形量缩小，回弹距离慢慢变小，到 4 次和 5 次压缩后稳定。一次压缩完后，压缩应变越大的蜂窝压缩后应力越小，应变增大时，标定变形区的蜂窝压缩后强度降低，吸能数值也变小。压缩次数对蜂窝压缩后应力和吸能没明显影响。所以 CF/PA6 内凹六角形蜂窝面内压缩回弹效果很好。