【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车碰撞防护领域，更具体地说，是一种具备多级承载的高安全汽车吸能盒。
技术介绍
1、吸能盒作为交通工具被动安全设计的关键组成部分，其性能直接关系到交通事故中乘员的安全。在交通工具发生碰撞时，吸能盒能通过自身的塑性变形来耗散冲击所产生的动能。传统汽车吸能盒一般是四边形或者六边形的薄壁柱状结构，在碰撞过程中容易发生整体弯曲变形，导致承载不稳定，吸能效率低。且传统吸能盒结构单一，无法针对速度的变化实现多级调控：在低速碰撞中，传统吸能盒结构刚性过大，能量未被有效耗散，而在高速碰撞，传统吸能盒的材料利用效率低，导致吸能不足，严重威胁乘员生命安全。因此，设计一款能够高效吸能的，具备多级调控的吸能盒，对于推动我国交通工具的被动安全设计，具有十分重要的工程意义。
2、近年来，具备功能和结构一体化的超材料为解决这一问题提供了新的思路。如晶格材料具备稳定低速碰撞响应，折纸结构能够稳定变形有效避开的峰值力，波纹结构可以避免应力集中，有效改善结构的承载强度，蜂窝材料在单方向上具有超高的材料利用率。受此启发，本专利技术提出一系列新型的超材料设计，通过对其功能的合理匹配，开发了一种具备高效吸能和多级承载的吸能盒结构，推动了我国交通工具的被动安全设计的发展。
技术实现思路
1、本专利技术针对传统吸能盒吸能效率低，承载特性与载荷需求匹配性差等问题，提出一系列新型的超材料设计，通过对其功能的合理匹配，开发了一种具备高效吸能和多级承载的吸能盒结构。
2、为了解决上述的技术问题，本
3、所述一级吸能器，二级吸能器在填充过程中与触发支撑柱存在高度差，以降吸能盒分为低速吸能区、中速吸能区和高速吸能区。
4、在一较佳实施例中：所述六棱锥外壳的顶部六边形在底部的投影内切于底部六边形，并且六边形的顶点与对应边的中点交错相连。
5、在一较佳实施例中：所述一级吸能器由一种混合曲面晶格结构填充而成；
6、所述混合曲面晶格结构是由三周期极小曲面中的p曲面和g曲面的生成公式过加法计算生成的曲面结构结构。
7、在一较佳实施例中：所述二级吸能器由一种梯度笼目蜂窝单元填充而成；
8、所述梯度笼目蜂窝单元的俯视面为带有内凹弧度的笼目结构；所述的梯度笼目蜂窝单元的正视面为空竹状。
9、在一较佳实施例中：所述诱导支撑柱的上半部分为折纸诱导结构，下半部分为波纹强化结构。
10、在一较佳实施例中：所述诱导支撑柱的上半部分与一级吸能器匹配，下半部分与二级吸能其匹配。
11、相较于现有技术，本专利技术的技术方案具备以下有益效果：
12、本专利技术提供了一种多级承载的汽车吸能盒，诱导支撑柱上端的折纸结构通过折痕的诱导，能够有效降低初始峰值力和稳定变形，有效保护乘员和行人安全中速稳定承载。
13、本专利技术提供了一种多级承载的汽车吸能盒，中速碰撞主要由折纸结构和一级吸能器承担。一方面折纸结构通过折痕的诱导具有较好的承载稳定性，另一方面由一种混合曲面晶格结构构成的一级吸能器是曲率为0的曲面晶格结构，在承载变形过程中能够有效避免应力集中，从而实现稳定的能量吸收。相比低速碰撞过程，混合曲面晶格结构通过融合两类tpms晶格结构提高了能量吸收效率，在中速碰撞过程中，能够提供有效的缓冲，保护驾驶员的安全。
14、本专利技术提供了一种多级承载的汽车吸能盒，高速碰撞主要是由二级吸能器和波纹强化结构承担。一方面，构成二级吸能器的梯度笼目蜂窝单元利用内凹弧度和空竹设计，强化了结构的稳定性，并且引导笼目蜂窝单元的上下两端在承载过程中向外扩张，增强单元间的交互作用，从而使得吸能水平得到大幅改善。另一方面，波纹设计有效避免了应集中，加强了诱导支撑柱在变形过程中的能量耗散，两者相互配合，有效降低了乘员在高速碰撞中遭受致命损伤概率
15、本专利技术提供了一种多级承载的汽车吸能盒，由于六棱锥外壳的结构设计，吸能盒整体呈交错的六棱锥结构，相比于传统六棱柱结构具有更多的塑性铰链，因而能量吸收效率被显著提升。并且上小下大的锥形结构使得吸能盒具有更高的承载稳定性，多角度冲击适应性强。
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1.一种多级承载的汽车吸能盒，其特征在于包括：六棱锥外壳、由外至内填充在六棱锥外壳内的一级吸能器、二级吸能器、以及触发支撑柱；
2.根据权利要求1所述的一种多级承载的汽车吸能盒，其特征在于：所述六棱锥外壳的顶部六边形在底部的投影内切于底部六边形，并且六边形的顶点与对应边的中点交错相连。
3.根据权利要求1所述的一种多级承载的汽车吸能盒，其特征在于：所述一级吸能器由一种混合曲面晶格结构填充而成；
4.根据权利要求1所述的一种多级承载的汽车吸能盒，其特征在于：所述二级吸能器由一种梯度笼目蜂窝单元填充而成；
5.根据权利要求1所述的一种多级承载的汽车吸能盒，其特征在于：所述诱导支撑柱的上半部分为折纸诱导结构，下半部分为波纹强化结构。
6.根据权利要求5所述的一种多级承载的汽车吸能盒，其特征在于：所述诱导支撑柱的上半部分与一级吸能器匹配，下半部分与二级吸能其匹配。
【技术特征摘要】
1.一种多级承载的汽车吸能盒，其特征在于包括：六棱锥外壳、由外至内填充在六棱锥外壳内的一级吸能器、二级吸能器、以及触发支撑柱；
2.根据权利要求1所述的一种多级承载的汽车吸能盒，其特征在于：所述六棱锥外壳的顶部六边形在底部的投影内切于底部六边形，并且六边形的顶点与对应边的中点交错相连。
3.根据权利要求1所述的一种多级承载的汽车吸能盒，其特征在于：所述一级吸能器由一种混合曲面晶格结构填充...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄文臻，张勇，游乙，陈彦刚，徐晓莉，林俊宏，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：
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