一种负泊松比结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种负泊松比结构，包括主体胞元层及中间胞元层；主体胞元层包括均呈筒体设置

【技术实现步骤摘要】
一种负泊松比结构


[0001]本技术涉及负泊松比
，尤其涉及一种负泊松比结构
。

技术介绍

[0002]负泊松比多胞结构是一种具有负泊松比性质的轻质高性能结构，在航空
、
航天和船舶等领域拥有广泛的应用前景
。
相较传统材料，负泊松比多胞结构拥有优异的物理性能和独特的力学性能，对材料的制造使用和性能提升有重要的意义
。
对负泊松比多胞结构进行结构设计和性能优化可以为实际工程提供更可靠的设计依据
。
与平面形式的力学超材料相比，曲面构型的圆柱壳结构在航空
、
航天和船舶等领域的主要承载芯体结构中发挥着不可替代的作用
。
[0003]目前出现的圆柱壳结构仅在径向表现出可调控泊松比效应，例如，专利
CN111288102A
公开一种具有负泊松比特性的柔性机构，该机构在受到圆柱轴线方向的压力时，会同时产生轴向收缩或径向收缩；并在受到圆柱轴线方向拉力时，会同时产生轴线伸展和径向伸展
。
然而，现有的负泊松比结构缺少对圆柱壳厚度方向的调控，使得其在实际工程会受到较大的限制
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，有必要提供一种负泊松比结构，用以解决现有技术中的负泊松比结构缺少对圆柱壳厚度方向的调控，使得其在实际工程会受到较大的限制的技术问题
。
[0005]本技术提供一种负泊松比结构，该负泊松比结构包括：
[0006]主体胞元层，包括均呈筒体设置
、
且具有负泊松比效应的内胞元层及外胞元层，所述内胞元层间隔设于所述外胞元层中；以及，
[0007]中间胞元层，具有负泊松比效应
、
并位于所述内胞元层与所述外胞元层之间，且其连接于所述内胞元层及所述外胞元层，其中，所述中间胞元层在受压时沿所述主体胞元层的径向收缩
、
并在被拉伸时沿所述主体胞元层的径向扩张
。
[0008]可选地，所述中间胞元层包括中间胞单元，所述中间胞单元呈内凹六边形设置，以在其相对的两侧形成有第一内凹部，两个所述第一内凹部沿所述主体胞元层的径向间隔设置
、
并分别连接有连接段，其中，位于内侧的所述连接段与所述内胞元层连接，且位于外侧的所述连接段与所述外胞元层连接
。
[0009]可选地，所述中间胞单元设有多组，多组所述中间胞单元绕所述主体胞元层的轴向呈圆周间隔排布，且各组的所述中间胞单元设有多个，各组的多个所述中间胞单元沿所述主体胞元层的轴向依次连接
。
[0010]可选地，所述内胞元层包括多组内胞单元，多组所述内胞单元绕所述主体胞元层的轴向呈圆周排布，各组的所述内胞单元设有多个，且各组的多个所述内胞单元沿所述主体胞元层的轴向依次连接，相邻两组的所述内胞单元相互连接；和
/
或，
[0011]所述外胞元层包括多组外胞单元，多组所述外胞单元绕所述主体胞元层的轴向呈
圆周排布，各组的所述外胞单元设有多个，且各组的多个所述外胞单元沿所述主体胞元层的轴向依次连接，相邻两组的所述外胞单元相互连接；
[0012]其中，所述内胞单元及所述外胞单元分别具有负泊松比效应
。
[0013]可选地，各所述内胞单元及所述外胞单元分别包括主体段，所述主体段呈内凹六边形设置，以在其相对的两侧形成有第二内凹部，两个所述第二内凹部位于所述主体胞元层的轴向的相对两侧
、
并连接有附属段，所述附属段与邻组对应的所述附属段连接
。
[0014]可选地，所述主体段包括六个首尾依次连接的杆件，所述内胞单元对应的所述杆件的厚度为
a
，所述外胞单元对应的所述杆件的厚度为
b
，满足
a
＞
b。
[0015]可选地，六个所述杆件包括两组呈相对的设置的侧杆
、
及位于各组所述侧杆相对两端的横杆，两组所述侧杆呈相对的位于所述主体胞元层的轴向的相对两侧，各组的所述侧杆设有两个，且各组的两个所述侧杆的一端连接于对应的所述横杆，另一端朝向相对组的所述侧杆倾斜设置
、
并连接于同组的所述侧杆，以形成所述第二内凹部；
[0016]其中，所述中间胞元层连接于所述横杆
。
[0017]可选地，多组所述内胞单元呈等间距设置，对应的，多组所述外胞单元等间距设置
。
[0018]可选地，所述外胞元层相对的两端分别连接有圆环，其中，所述内胞元层及所述中间胞元层相对的两端分别连接于对应的所述圆环
。
[0019]可选地，所述内胞元层
、
所述外胞元层及所述中间胞元层的材质为铝合金
。
[0020]与现有技术相比，本技术提供的负泊松比结构中，内胞元层与外胞元层间隔设置，且中间胞元层分别与内胞元层及外胞元层连接，如此，在负泊松比结构受到轴向压力时，内胞元层与外胞元层在负泊松比效应的影响下均具有向内收缩的趋势，也即使得内胞元层及外胞元层的半径变小；同时，中间胞元层在压力驱使下沿主体胞元层的径向收缩，以能够促使外胞元层进一步向内收缩，并阻碍内胞元层向内收缩，从而能够使得外胞元层与内胞元层之间的间隙减小，也即使得负泊松比结构的厚度变小
。
[0021]且在负泊松比结构受到轴向拉力时，内胞元层与外胞元层在负泊松比效应的影响下向外扩张，也即使得内胞元层及外胞元层的半径变大；同时，中间胞元层也在拉力影响下沿主体胞元层的径向扩张，以能够促使外胞元层进一步向外扩张，并阻碍内胞元层向外扩张，从而能够使得外胞元层与内胞元层之间的间隙变大，也即使得负泊松比结构的厚度变大
。
[0022]如此，本方案中的负泊松比结构能够使得圆柱壳同时在径向和厚度上表现出负泊松比效应，且中间胞元层还可增加结构的稳定性，提高结构的刚度，并增强内胞元层与外胞元层之间的连接强度，使得内胞元层与外胞元层有机结合，不会被轻易分离
。
[0023]上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如下
。
本技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出
。
附图说明
[0024]此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当
限定
。
在附图中：
[0025]图1为本技术提供的负泊松比结构的一实施例的结构示意图；
[0026]图2为图1中
A
处的放大示意图；
[0027]图3为图1中主体胞元层与中间胞元层的局部结构示意图；
[0028]图4为图3中主体胞元层与中间胞元层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种负泊松比结构，其特征在于，其包括：主体胞元层，包括均呈筒体设置
、
且具有负泊松比效应的内胞元层及外胞元层，所述内胞元层间隔设于所述外胞元层中；以及，中间胞元层，具有负泊松比效应
、
并位于所述内胞元层与所述外胞元层之间，且其连接于所述内胞元层及所述外胞元层，其中，所述中间胞元层在受压时沿所述主体胞元层的径向收缩
、
并在被拉伸时沿所述主体胞元层的径向扩张
。2.
根据权利要求1所述的负泊松比结构，其特征在于，所述中间胞元层包括中间胞单元，所述中间胞单元呈内凹六边形设置，以在其相对的两侧形成有第一内凹部，两个所述第一内凹部沿所述主体胞元层的径向间隔设置
、
并分别连接有连接段，其中，位于内侧的所述连接段与所述内胞元层连接，且位于外侧的所述连接段与所述外胞元层连接
。3.
根据权利要求2所述的负泊松比结构，其特征在于，所述中间胞单元设有多组，多组所述中间胞单元绕所述主体胞元层的轴向呈圆周间隔排布，且各组的所述中间胞单元设有多个，各组的多个所述中间胞单元沿所述主体胞元层的轴向依次连接
。4.
根据权利要求1至3中任意一项所述的负泊松比结构，其特征在于，所述内胞元层包括多组内胞单元，多组所述内胞单元绕所述主体胞元层的轴向呈圆周排布，各组的所述内胞单元设有多个，且各组的多个所述内胞单元沿所述主体胞元层的轴向依次连接，相邻两组的所述内胞单元相互连接；和
/
或，所述外胞元层包括多组外胞单元，多组所述外胞单元绕所述主体胞元层的轴向呈圆周排布，各组的所述外胞单元设有多个，且各组的多个所述外胞单元沿所述主体胞元层的轴向依次连接，相邻两组的所述外胞单元相互连接；其中，所述内胞单元及所述外胞单元分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘加一，刘志康，刘海涛，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：