基于曲率设计的三维可控拉胀结构与材料制造技术

本发明专利技术属于结构优化和材料技术领域，具体涉及一种基于曲率设计的三维可控拉胀结构与材料。所述三维可控拉胀结构是由若干3D单胞结构在三维空间内周期排列连接而成的立体结构；所述立体结构表现出负泊松比效应；所述3D单胞结构是由不同尺寸的直杆和一定曲率的弯曲杆件组成的结构单元，或所述3D单胞结构是全部由一定曲率的弯曲杆件组成的结构单元；所述3D单胞结构具有空间平移对称性。本发明专利技术针对目前三维负泊松比结构与材料存在应力集中和构型单一的问题，提供了一种可设计性好、性能可控性强、应力集中小、强度高的拉胀结构与材料。

【技术实现步骤摘要】
基于曲率设计的三维可控拉胀结构与材料
本专利技术属于结构优化和材料
，具体涉及一种基于曲率设计的三维可控拉胀结构与材料。
技术介绍
随着工程技术对轻质、高强材料需求的日益增加，使得周期性有序点阵材料应运而生，这种点阵结构的设计可以使材料表现出不寻常或前所未有的物理和机械特性，也被称为超构材料。作为力学超构材料重要的一类，拉胀超构材料由于人工独特的结构设计，而呈现出拉胀效应(也称负泊松比效应)，即具有在拉伸载荷下膨胀，压缩载荷下收缩的力学特性，这种反常的“拉胀”行为使其表现出一系列更加优异的力学和物理特性，如更高的能量吸收本领、阻尼特性、剪切模量、压痕阻力、断裂韧性等优良的力学性能，同时可以通过改变单胞的构型，内部填充等实现力学、声学和电学等性能的调控，这些优异的特性均使拉胀材料和结构在航空航天、交通、阻尼减振、传感器、生物医学等领域具有广阔的应用前景，已成为世界各国材料研究的前沿领域。泊松比的定义为弹性体在受到纵向拉伸时，横向收缩应变与纵向伸长应变的比值的负值。自然界的材料，泊松比大部分都在0.3～0.5之间，负泊松比材料在自然界本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于曲率设计的三维可控拉胀结构，其特征在于，所述三维可控拉胀结构是由若干3D单胞结构在三维空间内周期排列连接而成的立体结构；所述立体结构表现出负泊松比效应；/n所述3D单胞结构是由不同尺寸的直杆和一定曲率的弯曲杆件组成的结构单元，或所述3D单胞结构是全部由一定曲率的弯曲杆件组成的结构单元；所述3D单胞结构具有空间平移对称性；/n所述弯曲杆件的曲率半径大于等于1mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于曲率设计的三维可控拉胀结构，其特征在于，所述三维可控拉胀结构是由若干3D单胞结构在三维空间内周期排列连接而成的立体结构；所述立体结构表现出负泊松比效应；
所述3D单胞结构是由不同尺寸的直杆和一定曲率的弯曲杆件组成的结构单元，或所述3D单胞结构是全部由一定曲率的弯曲杆件组成的结构单元；所述3D单胞结构具有空间平移对称性；
所述弯曲杆件的曲率半径大于等于1mm。


2.根据权利要求1所述的基于曲率设计的三维可控拉胀结构，其特征在于，所述3D单胞结构的设计参数包括直杆或弯曲杆件的截面形状、直杆直径、弯曲杆件直径、弯曲杆件的曲率半径、直杆长度、两直杆之间的间距；
所述直杆或弯杆的截面形状为圆形、矩形或者U形，所述直杆的直径范围是0.1～10.0mm，弯曲杆件直径范围是0.2～10mm，所述直杆长度范围是5.0～100.0mm，两直杆之间的间距范围是5.0～100.0mm。


3.根据权利要求1所述的基于曲率设计的三维可控拉胀结构，其特征在于，所述3D单胞结构是由四个2D单胞结构连接而成的镂空多面体，且该镂空多面体是沿自身轴向对称的结构；
所述2D单胞结构包括两个连接直杆、两个弯曲杆件和两个水平直杆；所述两个连接直杆、两个弯曲杆件交错排列且首尾连接形成近四边形；两个所述水...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新福，汪聃，王伟国，李先雨，郝刚领，
申请(专利权)人：延安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61