一种兼具内凹和手性负泊松比效应的缓冲抑振结构制造技术

本发明专利技术涉及负泊松比结构领域，具体涉及一种兼具内凹和手性负泊松比效应的缓冲抑振结构。包括：多个结构相同的具有负泊松比效应的单元体；其中，所述的单元体为旋转对称图形，包括中心结构和外围结构；所述的中心结构，其中心点位于单元体的中心；所述的外围结构，均匀环绕排布在中心结构的四周；通过二维有序排列，得到整体结构兼具内凹性质和手性性质，在承受拉伸压缩载荷时通过负泊松比效应的单元体变形，达到单元膨胀收缩效果。本发明专利技术能充分发挥传统手性结构和内凹结构的性能优势，从而提高了整体结构的吸能能力，使结构在缓冲吸能的过程中，具有更加平稳的平台应力阶段，这一优势在高速冲击下尤为明显。

【技术实现步骤摘要】
一种兼具内凹和手性负泊松比效应的缓冲抑振结构
本专利技术涉及负泊松比结构领域，具体涉及一种兼具内凹和手性负泊松比效应的缓冲抑振结构。
技术介绍
负泊松比结构因其具有很多新颖独特的性质而受到了广泛关注，例如拉胀压阻特性、孔隙率/通透性随应变可变性等。同时，与普通结构相比负泊松比结构的许多力学性能得到了增强。负泊松比是一种与尺度无关的性质，无论在宏观、微观或介观上，都可以实现负泊松比效应。正是由于负泊松比结构的优良特性和其涵盖的尺度决定了其具有广阔的应用前景。汽车工业领域，如减震器、车辆防爆、吸能盒等；航空航天领域，如太空可展开结构、可变体机翼等；船舶海洋工业领域，如舰艇防护减振降噪等。目前,虽然手性结构可以在大的应变范围内获得较高的负泊松比效应，但由于结构的旋转中心和韧带本身并不具备负泊松比效应，由此可见，手性结构的缓冲吸能效率还有很大的开发和提升空间。传统的手性结构，单元体旋转中心和韧带不是负泊松比结构，不能充分发挥传统手性结构和内凹结构的性能优势，整体结构的吸能能力较差；同时，结构的稳定性也有待提高，在高速冲击的缓冲吸能的过程中，无法做到平稳的平台应力阶段。综上所述，负泊松比结构还有很大的开发和提升空间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供整体结构的吸能能力强、具有平稳的平台应力阶段，同时超越传统负泊松比结构的弹性变形能力，在冲击振动中起到更好的缓冲抑振效果的一种兼具内凹和手性负泊松比效应的缓冲抑振结构。本专利技术的目的是这样实现的：一种兼具内凹和手性负泊松比效应的缓冲抑振结构，包括：多个结构相同的具有负泊松比效应的单元体；其中，所述的单元体为旋转对称图形，包括中心结构和外围结构；所述的中心结构，其中心点位于单元体的中心；所述的外围结构，均匀环绕排布在中心结构的四周；技术说明：中心结构，包括一个正四角星形，正四角星形位居单元体的旋转中心；外围结构，包括四个非正内凹六边形，以90度旋转排列于正四角星形四周，并且首尾以一角点相连，即四个非正内凹六边形围绕正四角星形两两呈90度首尾相连于一角点；单元体之间提供两个三角形结构连接和过渡，三角形的一角顶在内凹六边形的内凹处；单元体通过二维有序排列，得到整体结构兼具内凹性质和手性性质，在承受拉伸压缩载荷时通过负泊松比效应的单元体变形，达到单元膨胀收缩效果；整体结构的尺寸可根据缓冲减震需求通过计算，得到各行各列所需单元体；本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术的单元体旋转中心和韧带均为负泊松比结构，兼具内凹性质和手性性质，能充分发挥传统手性结构和内凹结构的性能优势，从而提高了整体结构的吸能能力；2.本专利技术的每个单元体之间采用了稳定的三角形结构作为连接与过渡，可以有效提高结构的稳定性，使结构在缓冲吸能的过程中，具有更加平稳的平台应力阶段，这一优势在高速冲击下尤为明显；3.本专利技术在低速冲击时还可以降低传统手性结构的剪切变形；附图说明图1(a)为传统四韧带手性结构单元体的示意图；图1(b)为一种兼具内凹和手性负泊松比效应的缓冲抑振结构的单元体的示意图；图2(a)为传统四韧带手性结构单元体之间的连接方式的示意图；图2(b)为本专利技术的新构型连接方式的示意图；图3(a)为本专利技术的整体结构的示意图；图3(b)为本专利技术在平面冲击下的变形示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术做进一步描述：图1(a)为传统四韧带手性结构单元体的示意图，由旋转中心圆和四条韧带构成；图1(b)为一种兼具内凹和手性负泊松比效应的缓冲抑振结构的单元体的示意图，与传统手性结构相比，新构型的旋转中心和韧带均采用负泊松比结构，兼具内凹性质和手性性质；图2(a)为传统四韧带手性结构单元体之间的连接方式的示意图；图2(b)为本专利技术的新构型连接方式的示意图，新构型采用稳定的三角形结构作为单元体之间的连接与过渡，提高了结构的稳定性；图3(a)为本专利技术的整体结构的示意图；图3(b)为本专利技术在平面冲击下的变形示意图。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种兼具内凹和手性负泊松比效应的缓冲抑振结构由多个具有负泊松比效应且结构形式相同的单元体组成，所述单元体为旋转对称结构，由具有负泊松比效应的中心结构和同样具有负泊松比效应的外围结构构成，其整体结构兼具内凹性质和手性性质。(1)所述中心结构为正四角星形，其中心点位于单元体中心，其中心点与凸角点水平距离H，与凹角点水平距离R，其边长为L。(2)所述外围结构由四个相同的非正内凹六边形组成，其上底边长为2H-R，其下底边长为H，其四条斜边中有三条长为L，并且其中一条斜边与正四角星形共边。另一斜边拉伸延长至下一非正内凹六边形的角点，使其首尾相连。(3)所述四个非正内凹六边形以90度角旋转排列于正四角星形四周，并且首尾以一角点两两相连，使整个单元体外围无空隙。(4)所述单元体之间由两个三角形连接与过渡，三角形的一角应顶在内凹六边形的内凹处，以提高结构的内凹效果。(5)所述单元体的构成形式，不局限于直线形式，本专利技术显然包含相应的曲线形式，如正弦、圆弧、样条曲线，及其任何和全部的组合形式等。(6)所述单元体为二维有序负泊松比结构，其尺寸可根据需求通过计算各行各列所需单元体进行设计，其在承受拉伸压缩载荷时，可实现结构膨胀收缩的功能，从而起到缓冲吸能、减振隔振的作用。以上内容仅为本专利技术的较佳实施案例，对于本
的技术人员，依据本专利技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均可有改变之处，本说明书内容不应理解为对本专利技术限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兼具内凹和手性负泊松比效应的缓冲抑振结构，其特征在于：包括：多个结构相同的具有负泊松比效应的单元体；其中，所述的单元体为旋转对称图形，包括中心结构和外围结构；所述的中心结构，其中心点位于单元体的中心；所述的外围结构，均匀环绕排布在中心结构的四周。

【技术特征摘要】
1.一种兼具内凹和手性负泊松比效应的缓冲抑振结构，其特征在于：包括：多个结构相同的具有负泊松比效应的单元体；其中，所述的单元体为旋转对称图形，包括中心结构和外围结构；所述的中心结构，其中心点位于单元体的中心；所述的外围结构，均匀环绕排布在中心结构的四周。2.根据权利要求1所述的一种兼具内凹和手性负泊松比效应的缓冲抑振结构，其特征在于：所述的中心结构，包括一个正四角星形，正四角星形位居单元体的旋转中心。3.根据权利要求1所述的一种兼具内凹和手性负泊松比效应的缓冲抑振结构，其特征在于：所述的外围结构，包括四个非正内凹六边形，以90度旋转排列于正四角星形四周，并且首尾以一角点相连，即...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金水，张伟明，吴林志，陈思远，李爽，曲嘉，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23