一种基于香蒲叶仿生的高强度轻量化保温结构制造技术

本发明专利技术主要涉及一种基于香蒲叶仿生的高强度轻量化保温结构，包括外表面板、内部支撑片、空隙填充层，外表面板包括圆弧面板、平面板，圆弧面板的两侧分别固定于平面板的两侧，圆弧面板、平面板之间形成腔体；所述内部支撑片设置于腔体内，内部支撑片与圆弧面板、平面板固定，内部支撑片上设有内部空隙，内部空隙内填充有空隙填充层。本发明专利技术基于香蒲叶仿生结构，兼具高强度和保温性，结构简单，易于加工，且可根据实际应用（墙体、风力机叶片、鞋底等）以该仿生结构作为微单元零件，进行组装。

【技术实现步骤摘要】
一种基于香蒲叶仿生的高强度轻量化保温结构
本专利技术主要涉及建筑墙体保温隔热和机械结构
，具体为一种基于香蒲叶仿生的高强度轻量化保温结构。
技术介绍
在结构设计中，如建筑墙体、机械叶片等，为了节省材料通常设计为中空结构，但由于两表面跨度较大，强度不够，一般需要在两表面间添加适当的肋片做支撑以提高整体强度。另外，在一些注塑件中，肋片不仅可以提高产品的强度，克服应力不均引起的变形，同时也节省了材料消耗，减轻了成品重量，降低了成本。通常情况下，同时具有高结构强度与保温性（或隔音性）是比较困难的，因为高结构强度需要在两表面间增加尽可能多的肋，相反的保温性（或隔音性）需要两表面间尽可能多的填充入静止空气。香蒲是一种多年水生或沼泽植物，叶片十分坚韧，即使枯萎，依然能够在强风中屹立不倒。香蒲叶用途广泛，晒干以后可以用来编织蒲扇、坐垫、篮子、席子等，结实耐用且具有较好的保温性能。通过对香蒲叶片的观察，叶片靠近根部的部分形状近似于半圆体，靠近顶端的部位形状接近于平面，厚度很薄；内部整列分布长方形的空腔，腔体间互不相通，且分布具有一定规律；空腔内部填充有絮状物。香蒲叶这种独特的结构是其具有高强度和保温性的重要原因之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有问题，通过对香蒲叶结构的研究，提供一种基于香蒲叶仿生的高强度轻量化保温结构。本专利技术的目的是这样实现的，一种基于香蒲叶仿生的高强度轻量化保温结构，包括外表面板、内部支撑片、空隙填充层，其特征在于：外表面板包括圆弧面板、平面板，圆弧面板的两侧分别固定于平面板的两侧，圆弧面板、平面板之间形成腔体；所述内部支撑片设置于腔体内，内部支撑片与圆弧面板、平面板固定，内部支撑片上设有内部空隙，内部空隙内填充有空隙填充层。所述内部支撑片包括纵横交错的X方向肋片、Y方向肋片、Z方向肋片；所述X方向肋片厚度均匀或由中间向两侧递减，相邻的X方向肋片之间间距均匀或由中间向两侧递减，递减规律为线性递减或正态分布递减；所述Y方向肋片布置在相邻的X方向肋片之间，位置在Y方向上中心高度处，且厚度均匀；相邻Z方向肋片之间的间距在Z方向上相同，Z方向肋片厚度均匀；相邻Z方向肋片之间的间距在X方向上由中间向两侧递减，递减规律为线性递减或正态分布递减。所述内部空隙填充保温材料、隔音材料或防火材料形成空隙填充层。所述内部空隙为长方形空腔。所述圆弧面板弧度变化范围从0°～180°；所述圆弧面板弧度沿Z方向逐渐减小。所述圆弧面板沿Z方向扭曲，扭曲度变化范围从0°～90°。本专利技术结构合理，通过本专利技术，提供的一种基于香蒲叶仿生的高强度轻量化保温结构，该结构由外表面板、内部支撑片、空隙填充层三部分构成。外表面板由圆弧面板和平面板组成；内部由纵横交错的肋片（X方向肋片、Y方向肋片、Z方向肋片）构成诸多的长方形空腔；空腔内填充有空隙填充层。根据实际应用需求，外表面板圆弧弧度变化范围可从0°～180°。为增强结构强度和韧性，外表面板圆弧弧度可沿Z方向逐渐减小，且外表面沿Z方向扭曲，扭曲度变化范围从0°～90°（图1）。该结构内部支撑片由X、Y和Z三个方向的肋片构成，其中X方向肋片厚度均匀或由中间向两侧递减，X方向肋片间距由中间向两侧递减；Z方向肋片间距在Z方向上均匀，肋厚度均匀。Z方向肋片间距在X方向上由中间向两侧递减。Y方向肋片布置在相邻的X方向肋片之间，位置在Y方向上中心处，且厚度均匀。在由肋形成的内部空隙内填充保温材料、隔音材料或防火材料。可将上述仿生结构可以作为微单元零件，再将多个微单元零件进行拼装，满足实际应用需求。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术基于香蒲叶仿生结构，兼具高强度和保温性，可适用于任意两表面间的连接，结构简单，易于加工。本结构具有高度扩展性，可适用建筑和机械结构设计等领域。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图2为本专利技术另一方向结构示意图。图3为本专利技术另一方向结构示意图。图中：1圆弧面板、2平面板、3X方向肋片、4Y方向肋片、5内部空隙、6Z方向肋片。具体实施方式下面结合附图以及附图说明，对本专利技术做进一步说明。一种基于香蒲叶仿生的高强度轻量化保温结构，包括外表面板、内部支撑片、空隙填充层，外表面板包括圆弧面板1、平面板2，圆弧面板1的两侧分别固定于平面板2的两侧，圆弧面板1、平面板2之间形成腔体；内部支撑片设置于腔体内，内部支撑片与圆弧面板1、平面板2固定，内部支撑片上设有内部空隙5，内部空隙5内填充有空隙填充层。所述内部支撑片包括纵横交错的X方向肋片3、Y方向肋片4、Z方向肋片6；X方向肋片3厚度均匀或由中间向两侧递减，相邻的X方向肋片3之间间距均匀或由中间向两侧递减，递减规律为线性递减或正态分布递减；Y方向肋片4布置在相邻的X方向肋片3之间，位置在Y方向上中心高度处，且厚度均匀；相邻Z方向肋片6之间的间距在Z方向上相同，Z方向肋片6厚度均匀；相邻Z方向肋片6之间的间距在X方向上由中间向两侧递减，递减规律为线性递减或正态分布递减。所述内部空隙5填充保温材料、隔音材料或防火材料形成空隙填充层，所述内部空隙5为长方形空腔。圆弧面板1弧度变化范围从0°～180°；圆弧面板1弧度沿Z方向逐渐减小。圆弧面板1沿Z方向扭曲，扭曲度变化范围从0°～90°。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于香蒲叶仿生的高强度轻量化保温结构，包括外表面板、内部支撑片、空隙填充层，其特征在于：/n外表面板包括圆弧面板（1）、平面板（2），圆弧面板（1）的两侧分别固定于平面板（2）的两侧，圆弧面板（1）、平面板（2）之间形成腔体；所述内部支撑片设置于腔体内，内部支撑片与圆弧面板（1）、平面板（2）固定，内部支撑片上设有内部空隙（5），内部空隙（5）内填充有空隙填充层。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于香蒲叶仿生的高强度轻量化保温结构，包括外表面板、内部支撑片、空隙填充层，其特征在于：
外表面板包括圆弧面板（1）、平面板（2），圆弧面板（1）的两侧分别固定于平面板（2）的两侧，圆弧面板（1）、平面板（2）之间形成腔体；所述内部支撑片设置于腔体内，内部支撑片与圆弧面板（1）、平面板（2）固定，内部支撑片上设有内部空隙（5），内部空隙（5）内填充有空隙填充层。


2.根据权利要求1所述的一种基于香蒲叶仿生的高强度轻量化保温结构，其特征在于：所述内部支撑片包括纵横交错的X方向肋片（3）、Y方向肋片（4）、Z方向肋片（6）；
所述X方向肋片（3）厚度均匀或由中间向两侧递减，相邻的X方向肋片（3）之间间距均匀或由中间向两侧递减，递减规律为线性递减或正态分布递减；
所述Y方向肋片（4）布置在相邻的X方向肋片（3）之间，位置在Y方向上中心高度处，且厚度均匀；
相邻Z方向肋片（6）之间的间距在Z方向上相同，Z方向肋...

【专利技术属性】
技术研发人员：房文健，刘芳，李小川，程宏辉，曾祥华，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32