连续纤维增强复合材料多层级轻质结构、设计及制造方法技术

连续纤维增强复合材料多层级轻质结构、设计及制造方法，包括具有方形几何图形的田字晶格胞元，由横梁与纵梁组成；胞元内部填充角度为

【技术实现步骤摘要】
连续纤维增强复合材料多层级轻质结构、设计及制造方法


[0001]本专利技术涉及连续纤维增强复合材料
，具体涉及连续纤维增强复合材料多层级轻质结构、设计及制造方法。

技术介绍

[0002]自然界许多生物体中存在着纤维复合材料结构，经过亿万年的自然进化，获得具有自适应局部纤维含量和纤维方向的多层级复合材料结构。多层级结构一般具有宏微尺度的不同结构形式，生物如深海玻璃海绵，其宏观结构呈现螺柱状，其二维展开形成具有双对角线(斜梁)的方形晶格结构，且对角线与横纵骨架形成特定夹角；微观结构中每一条骨架都具有骨芯，且其表面形成周向和轴向的包络层。由于宏微尺度的协调作用，玻璃海绵长期承受深海静压和波动却可以维持结构稳定性，说明此类多层级结构具有优异的机械鲁棒性，同时也为连续纤维增强复合材料多层级轻质结构设计带来巨大启发。
[0003]多层级轻质结构由于其具有宏微尺度的结构特性，相比于单一结构，可以通过改变力传递方向，使得整体结构在受到压缩与冲击载荷时能吸收破坏能量，以此提升结构力学性能。而传统连续纤维复合材料轻质结构的制造工艺主要以热压成型、铺放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.连续纤维增强复合材料多层级轻质结构，其特征在于：包括具有方形几何图形的田字晶格胞元，由横梁与纵梁组成；胞元内部填充角度为
±
45的双对角线(斜梁)，其中每一组双对角线(斜梁)都关于它们之间横纵梁交点连线对称平行；双对角线(斜梁)以周期性平行分布，周期长度为沿横纵梁方向的胞元边长，且周期根据胞元数目选定；胞元结构为中心对称的图形，其中对角单元格中的结构形式相同，分别形成角度为
±
45双对角线(斜梁)互相交叉状结构，和由4条长度相等的横纵梁(短梁)与单元格4角形成三角形，整体呈现八角蜂窝结构。2.权利要求1所述的连续纤维增强复合材料多层级轻质结构的设计方法，包括以下步骤：a)定义XOY平面内成型结构的横纵梁周期函数、双对角线(斜梁)周期函数：横梁函数：其中m1为正整数，代表横梁数目，且取值数不少于3个；L为胞元中最小正方晶格的轮廓边长；x
m1
为在相同轮廓边长时对应每个m1所形成的横梁；纵梁函数：其中m2为正整数，代表纵梁数目，且取值数不少于3个；y
m2
为在相同轮廓边长时对应每个m2所形成的纵梁；双对角线(斜梁)函数：y＝
‑
x+S+2m3Ly＝
‑
x+2L
‑
S+2m4Ly＝x+L+S
‑
2m5Ly＝x
‑
L
‑
S
‑
2m6L其中m3,m4,m5,m6为整数，定义函数的不同截距，其取值范围由上述步骤a中横梁与纵梁的函数确定，由步骤c计算得到；S定义为函数的最小截距。b)设计确定胞元外轮廓尺寸L，内部分参数S的取值范围为(0,L/2)；c)对周期分布的系数m
i
进行约束取值，获得几何参数化后的多层级连续纤维复合材料轻质结构拟定轮廓与填充结构；在X...

【专利技术属性】
技术研发人员：田小永，张学渊，李武丹，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：