三维内凹负泊松比结构和夹层结构制造技术

本实用新型专利技术公开一种三维内凹负泊松比结构和夹层结构，三维内凹负泊松比结构由多个元胞在三维方向上排列连接构成，元胞包括：三个内凹六边形框架、八根第三连杆，内凹六边形框架包括：两根第一连杆、四根第二连杆，两根第二连杆相连构成“>”形且连接在两第一连杆的一端，另两根第二连杆相连构成“<”形且连接在两第一连杆的另一端；位于两侧的两内凹六边形框架彼此正对，位于中间的内凹六边形框架的第一连杆与位于两侧的内凹六边形框架的第一连杆垂直；位于两侧的内凹六边形框架的第一连杆的端点，通过第三连杆连接位于中间的内凹六边形框架的相交的两第二连杆的交点。本三维内凹负泊松比结构能够在三个方向上呈现出负泊松比效应。

Three dimensional concave negative Poisson ratio structure and sandwich structure

【技术实现步骤摘要】
三维内凹负泊松比结构和夹层结构
本技术属于负泊松比晶体材料
，具体涉及一种三维内凹负泊松比结构和夹层结构。
技术介绍
随着科技的发展，生活用品、汽车、航天、航海等高科技领域对各种结构的轻量化和高性能要求越来越高，目前国内外常见的缓冲减震结构都局限于作用在一个方向，例如弹簧减震器，其仅能在轴向方向上进行减震。绝大多数的材料具有正的泊松比，当材料在某一方向上受到压缩(或拉伸)时，在与之垂直的方向上，就会发生膨胀(或收缩)。而负泊松比材料(NPR材料，NegativePoisson’sRatio)的泊松比为负值，即当材料被沿某一方向压缩时，与其垂直的方向上材料是收缩的，负泊松比结构的特点在于，当其在一个方向上被压缩时，更多的材料聚集在载荷下，使得结构的部分区域变得更刚更强来抵抗载荷，因此负泊松比材料具有优良的抗压性、冲击吸收力和回弹力，具有良好的减震效果。在现有技术中，已有多种负泊松比材料被发现，但是现有的负泊松比材料多是仅能实现竖直和水平两个方向上的减震。申请号为201810067974.X的专利文献公开了一种基于内六边形单元的负泊松比结构部件，包括多个单胞结构，每个单胞结构由两个内凹六边形组成，内凹六边形呈左右对称的燕尾形状，两个内凹六边形呈正交排布且相交于两凹角顶点，从而形成一个完整的单胞结构；多个单胞结构在水平两方向上通过共享一根支撑胞臂的方式相互连接，在水平方向延伸形成一个连续的单元层；多个单元层在垂直方向通过共享弯曲肋的方式相互连接，构成多层交叉排列的内凹蜂窝状三维负泊松比结构。该负泊松比结构仅能实现两个方向上的减震。
技术实现思路
本技术的主要目的是提供一种三维内凹负泊松比结构和夹层结构，旨在解决现有的负泊松比材料减震性能不够的问题。为实现上述目的，本技术提出一种三维内凹负泊松比结构，由多个元胞在三维方向上排列连接构成，所述元胞包括：三个相同的且相互平行的内凹六边形框架、八根第三连杆，所述内凹六边形框架包括：两根长度相同的第一连杆、四根长度相同的第二连杆，两根第一连杆相互平行，两根第二连杆相连构成“>”形且连接在两第一连杆的一端，另两根第二连杆相连构成“<”形且连接在两第一连杆的另一端；位于两侧的两内凹六边形框架彼此正对，位于中间的内凹六边形框架的第一连杆与位于两侧的内凹六边形框架的第一连杆垂直；位于两侧的内凹六边形框架的第一连杆的端点，通过所述第三连杆连接位于中间的内凹六边形框架的相交的两第二连杆的交点。优选地，位于外侧的两内凹六边形框架分别到位于中间的内凹六边形框架的距离相等。优选地，位于外侧的两内凹六边形框架分别到位于中间的内凹六边形框架的距离不相等。优选地，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆为直线状或曲线状或弹簧状。优选地，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆的横截面为矩形或圆形。优选地，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆采用多种材料通过3D打印而成。本技术还提出一种夹层结构，包括第一平面结构、第二平面结构和位于所述第一平面结构和第二平面结构之间的夹芯，所述夹芯采用上述任一项所述三维内凹负泊松比结构。与现有技术相比，本技术技术方案的有益效果：本技术的三维内凹负泊松比结构相对于常见的单向减震结构具有X-Y-Z三个正交方向的缓冲减震、抵抗冲击、能量吸收性能，同时点阵结构兼顾了优良的轻量化。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本技术实施例一提出的三维内凹负泊松比结构中单个元胞的结构图；图2为图1的分解图；图3为图1提出的三维内凹负泊松比结构中单层的二维内凹负泊松比结构的结构图；图4为图1提出的三维内凹负泊松比结构的结构图；图5为图1提出的三维内凹负泊松比结构在三个方向上的吸能效果图；图6a为图1提出的三维内凹负泊松比结构在受压前的结构图；图6b为图1提出的三维内凹负泊松比机构在受压后的结构图；图7为本技术实施例二提出的夹层结构的结构示意图。本技术的附图标号说明：标号名称标号名称1第一连杆4第一平面结构2第二连杆5第二平面结构3第三连杆6夹芯具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明，本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。另外，本技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。实施例一本实施例一提出一种三维内凹负泊松比结构。请参照图1至图6b，三维内凹负泊松比结构，由多个元胞在三维方向上排列连接构成，每个元胞包括三个内凹六边形框架和八根第三连杆。为了便于描述，上下、前后的各方向均基于图1中的方向。三个内凹六边形框架按上下方向依次排列，且每个内凹六边形框架所在的平面相互平行。每个内凹六边形框架的结构相同，均包括两根第一连杆1和四根第二连杆2，两根第一连杆1相互平行，两根第二连杆2连接构成“>”形且连接在两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维内凹负泊松比结构，其特征在于，由多个元胞在三维方向上排列连接构成，/n所述元胞包括：三个相同的且相互平行的内凹六边形框架、八根第三连杆，/n所述内凹六边形框架包括：两根长度相同的第一连杆、四根长度相同的第二连杆，两根第一连杆相互平行，两根第二连杆相连构成“>”形且连接在两第一连杆的一端，另两根第二连杆相连构成“<”形且连接在两第一连杆的另一端；/n位于两侧的两内凹六边形框架彼此正对，位于中间的内凹六边形框架的第一连杆与位于两侧的内凹六边形框架的第一连杆垂直；/n位于两侧的内凹六边形框架的第一连杆的端点，通过所述第三连杆连接位于中间的内凹六边形框架的相交的两第二连杆的交点。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维内凹负泊松比结构，其特征在于，由多个元胞在三维方向上排列连接构成，
所述元胞包括：三个相同的且相互平行的内凹六边形框架、八根第三连杆，
所述内凹六边形框架包括：两根长度相同的第一连杆、四根长度相同的第二连杆，两根第一连杆相互平行，两根第二连杆相连构成“>”形且连接在两第一连杆的一端，另两根第二连杆相连构成“<”形且连接在两第一连杆的另一端；
位于两侧的两内凹六边形框架彼此正对，位于中间的内凹六边形框架的第一连杆与位于两侧的内凹六边形框架的第一连杆垂直；
位于两侧的内凹六边形框架的第一连杆的端点，通过所述第三连杆连接位于中间的内凹六边形框架的相交的两第二连杆的交点。


2.如权利要求1所述的三维内凹负泊松比结构，其特征在于，位于外侧的两内凹六边形框架分别到位于中间的内凹六边形框架的距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：车颜贤，陈雷，刘鹏，
申请(专利权)人：湖南昇微新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43