一种具有多个稳定构型的多步变形超材料结构及应用制造技术

技术编号:40712977 阅读:23 留言:0更新日期:2024-03-22 11:15
本发明专利技术属于力学超材料技术领域,具体涉及一种具有多个稳定构型的多步变形超材料结构及应用。该具有多个稳定构型的多步变形超材料结构由多个双曲梁单胞周期排列而成;所述双曲梁单胞包括中间垂直梁、上曲梁、侧垂直梁和下曲梁;多个双曲梁单胞沿横向依次排列,水平相邻的两双曲梁单胞经侧垂直梁相连,多个双曲梁单胞在纵向交错连接,下层双曲梁单胞的中间垂直梁顶端与上层两相邻的侧垂直梁底端相连。该超材料结构实现了周期性排列结构的可重复使用性,结构更简单,生产成本更低,能应对多种级别的载荷,并且可以与多材料设计进行结合,其性能可以得到进一步提升,应用领域更加广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于力学超材料,具体涉及一种具有多个稳定构型的多步变形超材料结构及应用


技术介绍

1、蜂窝结构是由许多单元在平面内进行一系列排列而成的二维结构。蜂窝结构以其高强度、轻量化、良好的能量吸收性能和稳定性等特点,在航空航天、汽车工业、建筑和包装等领域都有广泛的应用。在压缩载荷下,传统的蜂窝结构形式在应力-应变曲线上通常只存在一个应力平台,这种单一的变形模式和单一的应力平台限制了蜂窝结构向多功能性方向发展。

2、吸能材料与结构对人员的安全防护、产品保护和资源利用等方面有着重要意义,其应用也越来越广泛。传统的吸能材料与结构的工作机理主要有两种:一是通过产生塑性变形来吸能,如陶瓷的破碎,头盔,汽车保险杠以及车身等。当外界载荷作用在物体上时,由于材料的塑性变形使得能量迅速被吸收,从而减小外来载荷对物体的损害。二是利用材料的粘弹性实现吸能,例如橡胶鞋底、汽车油活塞减震器都是利用粘弹性效应来实现吸能效果的。但是这两种吸能方式都存在各自的缺点,塑性吸能由于塑性变形的存在,在结构和材料发生变形后是不可逆的,再一次使用时,其吸能效率和第一次比将大大降低。另本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有多个稳定构型的多步变形超材料结构,其特征在于,由多个双曲梁单胞周期排列而成;所述双曲梁单胞包括中间垂直梁、上曲梁、侧垂直梁和下曲梁,上曲梁和下曲梁的两端相连,中间垂直梁底端与所述上曲梁顶部中心相连,在下曲梁两端连接两侧垂直梁;多个双曲梁单胞沿横向依次排列,水平相邻的两双曲梁单胞经侧垂直梁相连,多个双曲梁单胞在纵向交错连接,下层双曲梁单胞的中间垂直梁顶端与上层两相邻的侧垂直梁底端相连;

2.根据权利要求1所述的具有多个稳定构型的多步变形超材料结构,其特征在于,所述双曲梁单胞的中间垂直梁厚度t2>侧垂直梁厚度;所述下曲梁厚度t3>中间垂直梁厚度t2;所述侧垂直梁高度L...

【技术特征摘要】

1.一种具有多个稳定构型的多步变形超材料结构,其特征在于,由多个双曲梁单胞周期排列而成;所述双曲梁单胞包括中间垂直梁、上曲梁、侧垂直梁和下曲梁,上曲梁和下曲梁的两端相连,中间垂直梁底端与所述上曲梁顶部中心相连,在下曲梁两端连接两侧垂直梁;多个双曲梁单胞沿横向依次排列,水平相邻的两双曲梁单胞经侧垂直梁相连,多个双曲梁单胞在纵向交错连接,下层双曲梁单胞的中间垂直梁顶端与上层两相邻的侧垂直梁底端相连;

2.根据权利要求1所述的具有多个稳定构型的多步变形超材料结构,其特征在于,所述双曲梁单胞的中间垂直梁厚度t2>侧垂直梁厚度;所述下曲梁厚度t3>中间垂直梁厚度t2;所述侧垂直梁高度l2=1.5h。

3.根据权利要求2所述的具有多个稳定构型的多步变形超材料结构,其特征在于,所述双曲梁单胞的中间垂直梁厚度t2为侧垂直梁厚度的2倍;所...

【专利技术属性】
技术研发人员:侯秀慧盛天浩邓子辰
申请(专利权)人:西北工业大学
类型:发明
国别省市:

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