【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超材料/结构，具体涉及一种拼装式板系嵌套拉胀胞元及超结构。
技术介绍
1、拉胀结构由于其超常规甚至反常规的变形模式使其具备高剪切模量、曲率同向性、良好的压痕阻性、减振性能、吸能性能等诸多优势，在民生用品、航天设备、军事装备等众多领域具有广泛的应用前景。然而，现有的制备技术极大程度阻碍了拉胀结构的进一步发展。由于拉胀结构常常具有几何构型复杂的特点，使得精度高、成本低、速度快的增材制造技术成为制备拉胀结构的主流方式。但其严格的尺寸限制以及双/多材料制备困难的问题极大限制了拉胀结构的可制备性，从而无法投入到实际工程应用中。为了解决这个问题，编织拉胀结构和嵌锁组装结构被提出，但仍具有明显的局限性。例如，编织结构常常因为编织质量不均匀使得结构强度不均匀，具有极大的离散性。并且编织结构一旦制备完成常常面临着拆卸和替换困难等问题，不可逆性明显。此外，嵌锁组装技术也具有很多问题，诸如结构只在特定方向上具有好的力学性能，而牺牲了结构在其他方向上的强度。另外，嵌锁组装的拆分结构十分复杂，组装困难且常常需要配合胶黏剂进行使用。这导致结构的性能一定程度上将依赖于胶黏剂的质量，甚至受制于环境因素对胶黏剂质量的影响，具有不确定性、不稳定性和不可逆性。所以，设计一种无胶拼装式的拉胀结构，使其能够完成大尺寸快速组装、拆卸、替换以及异形组装以便于工程应用和运输具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有拉胀结构难以实现大规模大尺寸制备的问题，进而提出一种拼装式板系嵌套拉胀胞元及超结构
2、本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：
3、一种拼装式板系嵌套拉胀胞元包括三组拼装组件，三组拼装组件分别沿x轴、y轴和z轴方向依次嵌套插装连接。
4、进一步地，三组拼装组件包括第一组拼装组件、第二组拼装组件和第三组拼装组件，第一组拼装组件沿x轴方向设置，第二组拼装组件沿y轴方向设置，第二组拼装组件的中部插装在第一组拼装组件的内侧，第三组拼装组件沿z轴方向设置，第三组拼装组件套装在第一组拼装组件的中部，且第三组拼装组件的中部插装在第二组拼装组件的内侧。
5、进一步地，所述拼装组件包括两个端部平板和两个内凹板，两个内凹板相对设置，两个端部平板并列设置在两个内凹板之间的内侧，端部平板的两端分别与内凹板的端部侧壁插装连接，端部平板内侧的中部与其内侧的拼装组件中相邻内凹板中部的外侧插装连接。
6、进一步地，所述端部平板两端的中部均设有端部插块，端部平板内侧的中部设有中部插块，内凹板的端部侧壁上开设有端部插槽，内凹板的中部侧壁上开设有中部插槽，端部插块垂直插装在端部插槽内，中部插块垂直插装在其内侧的拼装组件中相邻内凹板的中部插槽内。
7、进一步地，所述内凹板包括外侧直线段、外侧倾斜段、内侧倾斜段和内侧直线段，外侧倾斜段由外至内向内部倾斜设置，内侧倾斜段由内至外向内倾斜设置，外侧直线段的内侧端与外侧倾斜段的外侧端连接，外侧倾斜段的内侧端与内侧倾斜段的外侧端连接，内侧倾斜段的内侧端与内侧直线段的外侧端连接。
8、进一步地，所述端部插槽分别设置在外侧直线段和内侧直线段端面的中部，且沿内凹板的长度方向设置，中部插槽设置在外侧倾斜段与内侧倾斜段之间连接处的中部，且沿内凹板的宽度方向设置。
9、一种基于所述拼装式板系嵌套拉胀胞元的超结构包括多个所述拼装胞元，多个拼装胞元呈矩阵状设置，相邻两个拼装胞元之间固接。
10、进一步地，相邻两个拼装胞元中通过一个连接平板连接。
11、进一步地，所述连接平板为相邻两个拼装胞元中连接处的两个端部平板的外侧端固接而成。
12、进一步地，所述连接平板为整体式结构。
13、本专利技术与现有技术相比包含的有益效果是：
14、1.本专利技术中提到的拼装设计方案，有效避免了拉胀结构大尺寸制备、运输、不可逆性等问题，具有能够快速组装、拆卸、替换等功能，并且可以根据工程需要自由设计整体形状，以适应工程应用环境需求。
15、2.拼装的设计方法允许采用多种组分材料来组成结构而不受制备工艺的限制，从而赋予结构设计极大的自由度，以使结构展现出优异效能。本专利技术以tpu90a和nylonpa12两种基体材料作为组分材料，实现了结构的吸能效益的增加以及大变形下的可恢复性和可重复使用性质。
16、3.通过准静态平压实验和落锤冲击试验，证明了结构具有高的比刚度、优异的拉胀效应、规则的变形模式和良好的抗冲击性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种拼装式板系嵌套拉胀胞元，其特征在于：它包括三组拼装组件(2)，三组拼装组件(2)分别沿X轴、Y轴和Z轴方向依次嵌套插装连接。
2.根据权利要求1所述一种拼装式板系嵌套拉胀胞元，其特征在于：三组拼装组件(2)包括第一组拼装组件(2)、第二组拼装组件(2)和第三组拼装组件(2)，第一组拼装组件(2)沿X轴方向设置，第二组拼装组件(2)沿Y轴方向设置，第二组拼装组件(2)的中部插装在第一组拼装组件(2)的内侧，第三组拼装组件(2)沿Z轴方向设置，第三组拼装组件(2)套装在第一组拼装组件(2)的中部，且第三组拼装组件(2)的中部插装在第二组拼装组件(2)的内侧。
3.根据权利要求2所述一种拼装式板系嵌套拉胀胞元，其特征在于：所述拼装组件(2)包括两个端部平板(3)和两个内凹板(4)，两个内凹板(4)相对设置，两个端部平板(3)并列设置在两个内凹板(4)之间的内侧，端部平板(3)的两端分别与内凹板(4)的端部侧壁插装连接，端部平板(3)内侧的中部与其内侧的拼装组件(2)中相邻内凹板(4)中部的外侧插装连接。
4.根据权利要求3所述一种拼装式板系嵌
5.根据权利要求4所述一种拼装式板系嵌套拉胀胞元，其特征在于：所述内凹板(4)包括外侧直线段(4-3)、外侧倾斜段(4-4)、内侧倾斜段(4-5)和内侧直线段(4-6)，外侧倾斜段(4-4)由外至内向内部倾斜设置，内侧倾斜段(4-5)由内至外向内倾斜设置，外侧直线段(4-3)的内侧端与外侧倾斜段(4-4)的外侧端连接，外侧倾斜段(4-4)的内侧端与内侧倾斜段(4-5)的外侧端连接，内侧倾斜段(4-5)的内侧端与内侧直线段(4-6)的外侧端连接。
6.根据权利要求5所述一种拼装式板系嵌套拉胀胞元，其特征在于：所述端部插槽(4-1)分别设置在外侧直线段(4-3)和内侧直线段(4-6)端面的中部，且沿内凹板(4)的长度方向设置，中部插槽(4-2)设置在外侧倾斜段(4-4)与内侧倾斜段(4-5)之间连接处的中部，且沿内凹板(4)的宽度方向设置。
7.一种基于权利要求1至6中任意一项权利要求所述一种拼装式板系嵌套拉胀胞元的超结构，其特征在于：它包括多个所述拼装胞元(1)，多个拼装胞元(1)呈矩阵状设置，相邻两个拼装胞元(1)之间固接。
8.根据权利要求7所述一种拼装式板系嵌套拉胀超结构，其特征在于：相邻两个拼装胞元(1)中通过一个连接平板(5)连接。
9.根据权利要求8所述一种拼装式板系嵌套拉胀超结构，其特征在于：所述连接平板(5)为相邻两个拼装胞元(1)中连接处的两个端部平板(3)的外侧端固接而成。
10.根据权利要求9所述一种拼装式板系嵌套拉胀超结构，其特征在于：所述连接平板(5)为整体式结构。
...【技术特征摘要】
1.一种拼装式板系嵌套拉胀胞元，其特征在于：它包括三组拼装组件(2)，三组拼装组件(2)分别沿x轴、y轴和z轴方向依次嵌套插装连接。
2.根据权利要求1所述一种拼装式板系嵌套拉胀胞元，其特征在于：三组拼装组件(2)包括第一组拼装组件(2)、第二组拼装组件(2)和第三组拼装组件(2)，第一组拼装组件(2)沿x轴方向设置，第二组拼装组件(2)沿y轴方向设置，第二组拼装组件(2)的中部插装在第一组拼装组件(2)的内侧，第三组拼装组件(2)沿z轴方向设置，第三组拼装组件(2)套装在第一组拼装组件(2)的中部，且第三组拼装组件(2)的中部插装在第二组拼装组件(2)的内侧。
3.根据权利要求2所述一种拼装式板系嵌套拉胀胞元，其特征在于：所述拼装组件(2)包括两个端部平板(3)和两个内凹板(4)，两个内凹板(4)相对设置，两个端部平板(3)并列设置在两个内凹板(4)之间的内侧，端部平板(3)的两端分别与内凹板(4)的端部侧壁插装连接，端部平板(3)内侧的中部与其内侧的拼装组件(2)中相邻内凹板(4)中部的外侧插装连接。
4.根据权利要求3所述一种拼装式板系嵌套拉胀胞元，其特征在于：所述端部平板(3)两端的中部均设有端部插块(3-1)，端部平板(3)内侧的中部设有中部插块(3-2)，内凹板(4)的端部侧壁上开设有端部插槽(4-1)，内凹板(4)的中部侧壁上开设有中部插槽(4-2)，端部插块(3-1)垂直插装在端部插槽(4-1)内，中部插块(3-2)垂直插装在其内侧的拼装组件(2)中相邻内凹板(4)的中部插槽(4-2)内。
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。