一种轻量化高抗振吸能防爆复合结构制造技术

本发明专利技术提供了轻量化高吸能防爆复合结构，包括上板、下板以及位于其之间的蜂窝芯体，蜂窝芯体为内凹型蜂窝结构和正六边形蜂窝结构构成。本发明专利技术质量轻，比强度高，吸能效率高，多功能综合性能较强；本发明专利技术的多级蜂窝结构芯体与传统蜂窝结构相比，力学性能，机械强度，吸能效率，抗冲击性等各种性能上有明显提高。抗冲击性等各种性能上有明显提高。

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化高抗振吸能防爆复合结构


[0001]本专利技术涉及防爆结构领域，尤其涉及一种轻量化高吸能防爆复合结构。

技术介绍

[0002]现有防爆结构运用到了很多蜂窝结构来进行防爆吸能的同时，又能够达到轻量化的目的，蜂窝结构有着质量轻，比强度高，吸能效率高，多功能综合性能较强等优点。传统的正六边形蜂窝结构，相对于内凹型蜂窝结构来说具有较大刚度，但同时吸能性能较差。内凹型蜂窝结构在受到单轴压缩时，发生横向收缩，表现出负泊松比效应，因而其在能量吸收、抗断裂性和压陷阻力等方面较传统的材料或结构更加具有优势。但是现有内凹型负泊松比蜂窝结构也存在一定缺陷，由于结构本身较为简单，其结构单元内部存在较大空隙，本身结构表现出来的负泊松比效应是通过其在承载或抗压时两侧的内凹角引导而发生的变形，这样的变形也使得结构存在变形不稳定的问题，进一步导致结构承载吸能能力下降的问题，现有很多蜂窝结构都是从内凹型蜂窝结构提出形成3阶星型结构、4阶星型结构甚至高阶星型结构，都着重于从结构变化产生负泊松比效应，如何进一步在负泊松比结构上进行增强吸能性能研究较少。因此通过结合传统六边形蜂窝结构和内凹型蜂窝结构，既能够增强蜂窝结构的吸能性能，又能够提升蜂窝结构本身的强度。
[0003]同时前人提出过很多负泊松比蜂窝结构，有二维蜂窝结构到三维负泊松蜂窝结构，结构从简单到复杂，由于结构本身的复杂性，对于三维负泊松比蜂窝结构在实际中存在制作困难的问题，虽然增材制造技术能够进行复杂的蜂窝结构制作，但是其效率仍然较低，因而简单的二维蜂窝结构在实际生活中能够更加广泛的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种轻量化高吸能防爆复合结构。按照提供的技术方案，解决现有技术中防爆结构抗爆性能差的问题。
[0005]本专利技术提供的轻量化高吸能防爆复合结构，通过上板粘合的陶瓷块具有优良的抗侵彻能力，内凹型负泊松比蜂窝结构单元和正六边形蜂窝结构单元组成的蜂窝芯体具有良好好的低面密度、高抗冲击和吸能性能，因此该复合防爆结构能够在抗爆炸冲击的同时也有良好的抗侵彻能力。
[0006]本专利技术提供一种轻量化高吸能防爆复合结构，其包括：上板，下板以及之间的蜂窝芯体，该蜂窝芯体由内凹型蜂窝单元和正六边形蜂窝结构单元构成。
[0007]本专利技术提供一种量化高吸能防爆复合结构，所述上板外侧粘合有陶瓷层，并均匀的排列在上板外侧，陶瓷层采用B4C陶瓷材料制成。。
[0008]本专利技术提供一种轻量化高吸能防爆复合结构，该蜂窝芯体由内凹型蜂窝单元和正六边形蜂窝结构单元两种单元交替排列并进行阵列并，通过轴向拉伸形成三维蜂窝结构芯体。
[0009]本专利技术提供一种轻量化高吸能防爆复合结构，该正六边形蜂窝结构单元内部加入
交叉结构。
[0010]本专利技术提供一种轻量化高吸能防爆复合结构，该蜂窝结构单芯体在其边缘加入竖直约束；
[0011]本专利技术提供一种轻量化高吸能防爆复合结构，该蜂窝芯体单元主要由角度α、壁厚t、高度h三个参数控制。
[0012]本专利技术提供一种轻量化高吸能防爆复合结构，该蜂窝夹芯结构壁厚范围：2mm≤t≤6mm，蜂窝单元高度范围：16.0mm≤h≤33.3mm，角度范围：110
°
≤θ≤130
°
[0013]根据本专利技术提供一种轻量化高吸能防爆复合结构，所述蜂窝结构中蜂窝单元参数关系如下：a＝√3h/2+h/[2
·
tan(θ
‑
90
°
)]；b＝h/[2 cos(θ
‑
90
°
)]。
[0014]本专利技术提供一种轻量化高吸能防爆复合结构，该三维蜂窝芯体相对密度可用下式计算，进而控制蜂窝结构面密度，以达到轻量化结果：
[0015][0016]本专利技术提供一种轻量化高吸能防爆复合结构，蜂窝芯体至少为两层。
[0017]本专利技术提供一种轻量化高吸能防爆复合结构，上板、下板、蜂窝结构芯体所用材料为603装甲钢等金属材料。
[0018]根据本专利技术提供一种轻量化高吸能防爆复合结构，该蜂窝芯体的制备，加工方法为传统的蜂窝结构加工方法如钎焊胶粘等，也可用水切割方法或金属增材制造的方法进行加工成型。
[0019]本专利技术相对于现有技术相比具有显著优点：
[0020]1、本专利技术质量轻，比强度高，吸能效率高，多功能综合性能较强；2、本专利技术的多级蜂窝结构芯体在面内(X
‑
Y方向)，与传统蜂窝结构相比，力学性能，机械强度，吸能效率，抗冲击性等各种性能上有明显提高。
附图说明
[0021]图1为本专利技术中轻量化高抗振吸能轻量化高吸能防爆复合结构整体示意图。
[0022]图2为本专利技术整体轻量化高抗振吸能轻量化高吸能防爆复合结构的截面示意图。
[0023]图3为蜂窝结构芯体内部内凹型蜂窝单元结构和内部加入交叉结构的正六边形蜂窝结构单元示意图。
[0024]图4为凹型蜂窝单元结构和内部加入交叉结构的正六边形蜂窝结构单元形成蜂窝结构芯体图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0026]下面结合图1
‑
图2描述本专利技术提供一种轻量化高吸能防爆复合结构，其包括上板表面陶瓷层1、上板2、下板4以位于上板和下板之间的蜂窝结构芯体3，表面陶瓷层1起着抗
子弹和弹片侵彻作用，芯部的蜂窝结构具有良好的低面密度、高抗冲击吸能作用。
[0027]轻量化高吸能防爆复合结构中上板和下板材料可选择金属铝和铝合金薄板、不锈钢薄板、铜板等材料，芯体对于轻量化高吸能防爆复合结构性能影响最大，芯体材料选择铝合金或钢等，上板便面陶瓷层1通过于上板表面进行胶粘贴合。
[0028]蜂窝结构芯体3为内凹型的负泊松比蜂窝单元5结构和内部加入交叉结构的正六边形蜂窝结构单元6共同组成蜂窝结构芯体的最小单元，通过阵列并进行轴向拉伸形成三维上的蜂窝结构芯体。该种蜂窝结构芯体减小了内部空隙过大，同时在受到载荷时两侧凹角变形不稳定，导致吸能效果差的问题。
[0029]内凹型的负泊松比蜂窝单元5具体为内凹型六边形蜂窝单元，常见的蜂窝结构一般分为正四边形、正六边形和内凹六边形蜂窝。内凹六边形蜂窝结构对爆炸能量的吸收和爆炸冲击波的削减的效果明显强于正四边形蜂窝结构和正六边形蜂窝结构。
[0030]蜂窝单元具体参数为：α＝120
°
，t＝2mm，h＝27.7mm。
[0031]内部加入交叉结构的正六边形蜂窝结构单元6，减小整体结构的空隙过大，同时由于其位于内凹型的负泊松比蜂窝单元5两侧，能够增强内凹型的负泊松比蜂窝单元5的稳定性，进一步提升整体结构的抗冲击和吸能性能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量化高吸能防爆复合结构，其特征在于，其包括：上板，下板以及之间的蜂窝芯体，所述的蜂窝芯体包括内凹型蜂窝单元和正六边形蜂窝结构单元交替排列并进行阵列。2.根据权利要求1所述的轻量化高吸能防爆复合结构，其特征在于，所述的上板外侧粘合有均匀的排列在上板外侧的陶瓷层，陶瓷层采用B4C陶瓷材料制成。3.根据权利要求4所述的轻量化高吸能防爆复合结构，其特征在于，所述的正六边形蜂窝结构单元内部设置交叉结构。4.根据权利要求1所述的轻量化高吸能防爆复合结构，其特征在于，所述的复合结构的蜂窝结构单芯体在其边缘设置竖直约束。5.根据权利要求1所述的轻量化高吸能防爆复合结构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：周琦，吴厦，徐俊强，杨子威，陈雨葭，郭顺，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：