复合吸能层、夹层结构及制备方法技术

本发明专利技术涉及吸能材料技术领域，公开了一种复合吸能层、夹层结构及制备方法，复合吸能层包括从上至下依次设置的多层吸能芯层；各吸能芯层均包括多个隔离布置的吸能腔体，位于各吸能芯层中部的多个所述吸能腔体均密封布置，位于各所述吸能芯层边缘的多个所述吸能腔体均具有开口；设各所述吸能腔体的上部的夹角为第一二面角，多层所述吸能芯层的第一二面角由上至下依次减小；由于各吸能芯层的第一二面角由上至下依次减小，复合吸能层在受到较大碰撞力时的破坏是具有梯度的，在受到破坏时能够吸收更多能量；复合吸能层采用3D打印一次成型，结构紧凑且保证了吸能效果。

【技术实现步骤摘要】
复合吸能层、夹层结构及制备方法
本专利技术涉及吸能材料
，特别是涉及一种复合吸能层、夹层结构及制备方法。
技术介绍
目前，机动车的数量越来越多，发生车辆碰撞事故的机率不断增加，人们对车辆的安全防护性能越来越重视。位于车辆前端的缓冲吸能结构对车辆安全性能测试结果影响很大，因此，具有优异抗冲击性能的吸能材料一直都是研究重点。薄壁结构不仅能够高效吸能，而且质量较轻，能够在提高车辆碰撞性能的同时提高车辆的燃油经济性，因此，薄壁结构被广泛应用于交通工具的碰撞系统中。然而，现有的薄壁结构多是均匀结构，将薄壁结构的最佳承力面设计为正对碰撞力的方向，现有的薄壁结构虽然可以在冲击荷载的作用下表现出较好的吸能效果，但是如果荷载较大，达到薄壁结构的承载能量极限时，均匀薄壁结构会随机地在任一截面位置发生破坏，在某一截面发生破坏后，未被破坏部分的薄壁结构的最佳承力面与力的作用方向之间的夹具会发生改变，导致薄壁结构最佳承力面无法正对力的作用方向，因此，在某一截面被破坏后，薄壁结构的整体抗压强度会迅速降低，导致吸能效果大大下降。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：现有的薄壁结构采用均匀结构，在某一截面受到碰撞破坏后，薄壁结构的整体抗压强度迅速下降，导致吸能效果不佳。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种复合吸能层，包括从上至下依次设置的多层吸能芯层；各所述吸能芯层均包括多个隔离布置的吸能腔体，位于各所述吸能芯层中部的多个所述吸能腔体均密封布置，位于各所述吸能芯层边缘的多个所述吸能腔体均具有开口；设各所述吸能腔体的上部的夹角为第一二面角，多层所述吸能芯层的第一二面角由上至下依次减小。作为优选方案，各所述吸能腔体均为卧式四棱柱状；所述卧式四棱柱状吸能腔体的四个侧面依次为第一面板、第二面板、第三面板和第四面板，所述第一面板和所述第二面板位于上部，所述第三面板和所述第四面板位于下部，所述第一面板和所述第二面板之间的夹角为所述第一二面角。作为优选方案，设位于中部的吸能腔体为第一吸能腔体，与所述第一吸能腔体相邻且位于所述第一吸能腔体左上方的吸能腔体为第二吸能腔体，与所述第一吸能腔体相邻且位于所述第一吸能腔体右上方的吸能腔体为第三吸能腔体，与所述第一吸能腔体相邻且位于所述第一吸能腔体右下方的吸能腔体为第四吸能腔体，与所述第一吸能腔体相邻且位于所述第一吸能腔体左下方的吸能腔体为第五吸能腔体；所述第一吸能腔体的第一面板与所述第二吸能腔体的第三面板重合设置，所述第一吸能腔体的第二面板与所述第三吸能腔体的第四面板重合设置，所述第一吸能腔体的第三面板与所述第四吸能腔体的第一面板重合设置，所述第一吸能腔体的第四面板与所述第五吸能腔体的第二面板重合设置。作为优选方案，设最下层的吸能芯层的相邻吸能腔体分别为左吸能腔体和右吸能腔体，所述左吸能腔体的第三面板与所述右吸能腔体的第四面板之间的夹角为第二二面角，所述第二二面角小于所述最后一层吸能芯层的第一二面角。作为优选方案，所述吸能芯层为三层，所述第一吸能芯层的的二面角小于等于97°且大于等于93°，所述第二吸能芯层的二面角小于等于84°且大于等于80°，所述第三吸能芯层的二面角小于等于72°且大于等于68°，所述第二二面角小于等于60°且大于等于56°。作为优选方案，所述第一吸能芯层的第一二面角为95°，所述第二吸能芯层的第一二面角为82°，所述第三吸能芯层的第一二面角为70°，所述第二二面角为58°一种包含上述的复合吸能层的夹层结构，所述复合吸能层的上部粘贴固定有上板，所述吸能复合层的下部粘贴固定有下板。作为优选方案，所述上板和所述下板均为铝合金板。一种上述的夹层结构的制备方法，包括以下步骤：S1，构建所述复合吸能层的三维数字模型；S1，根据所述复合吸能层的三维数字模型，3D打印出复合吸能层；S2，在所述复合吸能层的上部粘贴上板，在所述复合吸能层的下部粘贴下板。作为优选方案，所述上板和所述下板均为铝合金板；所述复合吸能层的原材料为尼龙粉末颗粒，3D打印时的结晶温度为146℃、芯层密度为1010kg/m3。。作为优选方案，在所述步骤S3之后对所述夹层结构进行抗冲击试验。本专利技术实施例一种复合吸能层、夹层结构及制备方法，与现有技术相比，其有益效果在于：本专利技术的复合吸能层包括从上至下依次设置的多层吸能芯层；各吸能芯层均包括多个隔离布置的吸能腔体，位于各吸能芯层中部的多个所述吸能腔体均密封布置，位于各所述吸能芯层边缘的多个所述吸能腔体均具有开口；设各所述吸能腔体的上部的夹角为第一二面角，多层所述吸能芯层的第一二面角由上至下依次减小。由于各吸能芯层的第一二面角由上至下依次减小，当碰撞力沿垂直于吸能芯层的方向作用于本专利技术的复合吸能层时，二面角最大的第一吸能芯层首先发生破坏，其次是第二吸能芯层，直至最后一层吸能芯层，而且，随着被破坏吸能芯层的增加，第一二面角减小，吸能芯层所产生的缓冲力逐渐增大，因此，本实施例的复合吸能层在受到较大碰撞力时的破坏是具有梯度的，在受到破坏时能够吸收更多能量，吸能效果更好。附图说明图1是本专利技术实施例复合吸能层的结构示意图；图2是本专利技术实施例复合吸能层的第一吸能芯层的吸能腔体结构示意图；图3是本专利技术实施例复合吸能层的第一吸能芯层的吸能腔体上部面板的结构示意图；图4是本专利技术实施例夹层结构的结构示意图；图5是本专利技术实施例夹层结构制备方法中对夹层结构进行抗冲击试验的结果。图中，100、复合吸能层；1、第一吸能芯层；11、第一吸能芯层的吸能腔体；11a、第一吸能芯层的前吸能腔体；11b、第一吸能芯层的后吸能腔体；111、第一吸能芯层的第一面板；111a、前吸能腔体的第一面板；111b、后吸能腔体的第一面板；112、第一吸能芯层的第二面板；112a、前吸能腔体的第二面板；112b、后吸能腔体的第二面板；113、第一吸能芯层的第三面板；114、第一吸能芯层的第四面板；115、第一吸能芯层的第一二面角；2、第二吸能芯层；21、第二吸能芯层的吸能腔体；215、第二吸能芯层的第一二面角；3、第三吸能芯层；31、第三吸能芯层的吸能腔体；315、第三吸能芯层的第一二面角；36、第三吸能芯层的第二二面角；a、第一吸能腔体；b、第二吸能腔体；c、第三吸能腔体；d、第四吸能腔体；e、第五吸能腔体；f、左吸能腔体；g、右吸能腔体；200、夹层结构上板；300、夹层结构下板。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，应当理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。应当理解的是，本专利技术中采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合吸能层，其特征在于，包括从上至下依次设置的多层吸能芯层；/n各所述吸能芯层均包括多个隔离布置的吸能腔体，位于各所述吸能芯层中部的多个所述吸能腔体均密封布置，位于各所述吸能芯层边缘的多个所述吸能腔体均具有开口；/n设各所述吸能腔体的上部的夹角为第一二面角，多层所述吸能芯层的第一二面角由上至下依次减小。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合吸能层，其特征在于，包括从上至下依次设置的多层吸能芯层；
各所述吸能芯层均包括多个隔离布置的吸能腔体，位于各所述吸能芯层中部的多个所述吸能腔体均密封布置，位于各所述吸能芯层边缘的多个所述吸能腔体均具有开口；
设各所述吸能腔体的上部的夹角为第一二面角，多层所述吸能芯层的第一二面角由上至下依次减小。


2.根据权利要求1所述的复合吸能层，其特征在于，各所述吸能腔体均为卧式四棱柱状；
所述卧式四棱柱状吸能腔体的四个侧面依次为第一面板、第二面板、第三面板和第四面板，所述第一面板和所述第二面板位于上部，所述第三面板和所述第四面板位于下部，所述第一面板和所述第二面板之间的夹角为所述第一二面角。


3.根据权利要求2所述的复合吸能层，其特征在于，设位于中部的吸能腔体为第一吸能腔体，与所述第一吸能腔体相邻且位于所述第一吸能腔体左上方的吸能腔体为第二吸能腔体，与所述第一吸能腔体相邻且位于所述第一吸能腔体右上方的吸能腔体为第三吸能腔体，与所述第一吸能腔体相邻且位于所述第一吸能腔体右下方的吸能腔体为第四吸能腔体，与所述第一吸能腔体相邻且位于所述第一吸能腔体左下方的吸能腔体为第五吸能腔体；
所述第一吸能腔体的第一面板与所述第二吸能腔体的第三面板重合设置，所述第一吸能腔体的第二面板与所述第三吸能腔体的第四面板重合设置，所述第一吸能腔体的第三面板与所述第四吸能腔体的第一面板重合设置，所述第一吸能腔体的第四面板与所述第五吸能腔体的第二面板重合设置。


4.根据权利要求2所述的复合吸能层，其特征在于，设最下层的吸能芯层的相邻吸能腔体分别为左吸能腔体和右吸能腔体，所述左吸能...

【专利技术属性】
技术研发人员：项新梅，崔文天，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44