一种基于拱结构的点阵材料制造技术

本发明专利技术公开了一种基于拱结构的点阵材料，包括N个拱形点阵单胞，每个单胞由几组带拉杆的拱结构通过相互连接构成。由单胞沿空间坐标系的x和y方向阵列一定次数后再沿z方向进行镜像和阵列构成基于拱结构的点阵材料。本发明专利技术公开的基于拱结构的点阵材料在特定荷载下是一种无矩结构，其横截面内仅存在轴向作用，能更好的发挥材料性能。其水平推力与跨度有关，跨度越小，推力越小；水平推力与高度有关，高度越大，推力越小。推力越小。推力越小。

【技术实现步骤摘要】
一种基于拱结构的点阵材料


[0001]本专利技术属于工程结构
，具体涉及一种新型拱形点阵材料结构。

技术介绍

[0002]拱结构由拱圈及其支座组成。在外载荷作用下，拱圈主要承受轴向压力，与同跨度的梁进行比较拱结构的弯矩和剪力更小，从而能节省材料、提高刚度、跨越较大空间，充分发挥抗压强度高、抗拉强度低的材料性能。支座可做成能承受垂直力、水平推力以及弯矩的支墩；也可用墙、柱或基础承受垂直力，用拉杆承受水平推力。拱结构主要作为承重结构在桥梁和大型公共建筑中广泛应用。
[0003]点阵材料在热学、电学和光学等方面具有优异的性能，被认为是最有应用潜力的结构功能一体化材料。点阵材料是由结点和杆件构成的周期性桁架结构，冲击变形能力较差，节点处容易形成应力集中。拱结构比桁架结构具有更大的力学优势。针对上述问题，设计一种基于拱结构的点阵材料十分有必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种节省材料、提高刚度、跨越较大空间的拱形点阵材料。
[0005]本专利技术采用的技术方案为一种基于拱结构的点阵材料，包括N个单胞，每个单胞由多个拱结构单元组成，每个拱结构单元由带拉杆的拱结构相互连接构成；两个所述带拉杆的拱结构上下对称布置，且两个拱结构相切组成拱结构单元；两个拱结构单元相互交叉布置或者四个拱结构单元相互垂直连接组成单胞。单胞沿x，y，z方向进行阵列和镜像后得到拱形点阵材料。
[0006]进一步地，所述的单胞由于带拉杆拱结构之间的连接方式不同，其z方向的投影为正方形或十字交叉形。
[0007]进一步地，所述的单胞可由砖、石、混凝土等抗压强度高、抗拉强度低的非金属材料构成。
[0008]所述的单胞为对称结构，沿x，y和z方向的投影平面均对称。
[0009]有益效果：
[0010]1、本专利技术所述的拱形点阵材料在竖向荷载作用下产生水平推力，由于推力的存在，拱截面上的弯矩比相应简支梁的弯矩要小，从而使拱结构主要承受压力，能更好的发挥材料性能。
[0011]2、本专利技术所述的拱形点阵材料是一种无矩结构，结构在特定荷载下仅产生轴力而不产生弯矩和剪力。
[0012]3、本专利技术所述的拱形点阵材料断面小，跨度大，可充分利用材料的抗压强度。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的拱形点阵材料单胞的俯视图。
[0014]图2为本专利技术的拱形点阵材料单胞的左视图。
[0015]图3为本专利技术的拱形点阵材料单胞延拓过程示意图。
[0016]图4为本专利技术的z方向投影正方形对角线的拱形点阵材料单胞示意图。
[0017]附图标记列表：
[0018]图4a)为z方向投影正方形对角线的拱形点阵材料单胞立体图；图4b)为z方向投影正方形对角线的拱形点阵材料单胞左视图；图4c)为z方向投影正方形对角线的拱形点阵材料单胞俯视图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术作进一步说明：
[0020]如图1
‑
图3所示，本专利技术提供的基于拱结构的点阵材料单胞，该单胞先由4组拱结构的拉杆连接成一个正方形再通过拱结构的拱圈顶端镜像得到由8组带拉杆的拱结构构成的基于拱结构的点阵材料正方体单胞。基于拱结构的点阵材料为一个单胞沿x和y方向阵列一定次数后沿z方向阵列和镜像而成。
[0021]如图4所示，本专利技术提供的拱形点阵材料单胞先由2组拱结构的拉杆相交，再通过拱结构的拱圈顶端镜像得到由4组带拉杆的拱结构构成的基于拱结构的点阵材料单胞，其俯视图为正方形对角线由拱结构拉杆相交而成。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于拱结构的点阵材料，其特征在于，包括N个单胞，每个单胞由多个拱结构单元组成，每个拱结构单元由带拉杆的拱结构相互连接构成；两个所述带拉杆的拱结构上下对称布置，且两个拱结构相切组成拱结构单元；两个拱结构单元相互交叉布置或者四个拱结构单元相互垂直连接组成单胞。单胞沿x，y，z方向进行阵列和镜像后得到拱形点阵材料。2.根据权利要求1所述的一种基于拱结构的点阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙连春，刘慧，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：