【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于汽车碰撞防护，具体涉及一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒。
技术介绍
1、汽车吸能盒通常由铝合金制成，用于在碰撞过程中吸收部分能量来减小碰撞对车梁以及车内乘员的伤害。现有的吸能盒存在着一些严重的不足之处：首先，大多数吸能盒为单一的金属薄壁构件，在碰撞力过大时压缩变形不稳定会降低吸能效果；其次，目前绝大部分吸能盒只在其坍塌方向有着良好的吸能效果，并不能很好的承受来自各个方向的冲击；再者，现有的吸能盒在碰撞时的吸能效率有限，不能完全避免车辆和人员的损伤。
2、现有技术中，往往采用更先进的材料或优化结构设计，进而提升吸能盒性能。材料方面如纤维增强复合材料、聚合物材料等，能够提高吸能效率和强度，并具备轻量化和耐用性的特点。而结构方面，为适应不同碰撞情况，实现更好的碰撞缓冲和保护效果，往往需要采用多种形状和结构设计，不同的结构设计对应对不同的碰撞角度和力度，存在不同的效果。因此，如何优化吸能盒，提高生产效率和降低成本，是推进其在汽车领域中得到推广和应用的关键。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，解决了上述
技术介绍
中压缩变形不稳定、抗冲击能力不足、吸能效率有限等问题。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，由外到内依次设置有外防护层、抗冲击夹层、内防护层和填充吸能层；
3、所述抗冲击夹层为具有三周期极小曲面结构的混合胞
4、在本专利技术中，所述混合胞元由iwp型结构和frd型结构以4:6的数量比混合而成。
5、在本专利技术中，所述抗冲击夹层的混合胞元三周期极小曲面结构的曲面隐式方程为：
6、
7、其中，sin为三角正弦函数，cos为三角余弦函数，x、y、z为各曲面点在笛卡尔坐标系下的坐标，l为单个三周期极小曲面胞元边长。
8、在本专利技术中，所述负泊松比圆管沿外防护层长度方向(即壳体拉伸方向)排布，使得负泊松比圆管的轴向方向与正向冲击方向平行。
9、在本专利技术中，所述填充吸能层的胞元为金刚石结构，其三周期极小曲面结构的曲面隐式方程为：
10、
11、其中，sin为三角正弦函数，cos为三角余弦函数，x、y、z为各曲面点在笛卡尔坐标系下的坐标，l为单个三周期极小曲面胞元边长。
12、在本专利技术中，所述负泊松比圆管由三种负泊松比单元自上而下点阵排列后卷曲而成。
13、在本专利技术中，所述三种负泊松比单元依次为凹入蜂窝单元、椭圆单元和凹入双曲线单元。
14、在本专利技术中，所述负泊松比圆管内部填充的三周期极小曲面结构由的梯度函数为：
15、
16、其中ρ1为起始密度，ρ2为终止密度，zmax为结构正向冲击方向长度。
17、在本专利技术中，所述外防护层和内防护层为矩形截面的薄壁结构，材质为铝合金。
18、本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：
19、1.具有更好的抗冲击能力
20、本方案吸能盒采用了内外防护层的夹层设计，并在防护层中填充有混合胞元点阵排列的三周期极小曲面结构，混合胞元结合了iwp和frd两种胞元的优点并呈现出各向同性的特点，这使得排列后的点阵结构可以很好的承受来自各个方向的冲击，提供更加安全的防护。
21、2.优秀的耐撞性和吸能性
22、本方案吸能盒内部填充层采用了梯度负泊松比管填充密度梯度三周期极小结构的设计，这种设计可以提升结构的变形稳定性和结构之间的协同效应，提高能量吸收效率，进而展现出更好的耐撞性和吸能性。
23、3.具有优秀的稳定性和轻量化特性
24、本方案吸能盒中抗冲击夹层和填充层的存在大大提升了结构的承载稳定性，梯度设计使得在高速冲击下结构依然可以保持良好的变形模式；三周期极小曲面结构的多孔特性以及所述结构均采用铝合金材料可以很好的保证轻量化特性。并且由于铝合金良好的导热效果，能够保证其在吸收能量时能将能量以热能的形式迅速传导到外界，避免局部过热发生爆炸等危险。此外，铝的力学性能在低温状态下仍能保持不变，这能够有效地保证其在恶劣气候下还能够正常发挥吸能作用。
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1.一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：由外到内依次设置有外防护层、抗冲击夹层、内防护层和填充吸能层；
2.根据权利要求1所述的一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：所述混合胞元由IWP型结构和FRD型结构以4:6的数量比混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：所述抗冲击夹层的混合胞元三周期极小曲面结构的曲面隐式方程为：
4.根据权利要求1所述的一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：所述负泊松比圆管沿外防护层长度方向排布。
5.根据权利要求1所述的一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：所述负泊松比圆管由三种负泊松比单元自上而下点阵排列后卷曲而成。
6.根据权利要求5所述的一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：所述三种负泊松比单元依次为凹入蜂窝单元、椭圆单元和凹入双曲线单元。
7.根据权利要求1所述的一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：所述填充吸能层的胞元三周期极小曲面结构的曲面隐式方程为：
8.根据权利要求1所述的一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：所述负泊松比圆管内部填充的胞元为金刚石结构。
9.根据权利要求1所述的一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：所述负泊松比圆管内部的胞元排布的密度梯度函数为：
10.根据权利要求1所述的一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：所述外防护层和内防护层为矩形截面的薄壁结构，材质为铝合金。
...【技术特征摘要】
1.一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：由外到内依次设置有外防护层、抗冲击夹层、内防护层和填充吸能层；
2.根据权利要求1所述的一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：所述混合胞元由iwp型结构和frd型结构以4:6的数量比混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：所述抗冲击夹层的混合胞元三周期极小曲面结构的曲面隐式方程为：
4.根据权利要求1所述的一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：所述负泊松比圆管沿外防护层长度方向排布。
5.根据权利要求1所述的一种抗多角度冲击的夹层填充轻质吸能盒，其特征在于：所述负泊松比圆管由三种负泊松比单元自上而下点阵排列后卷曲而成。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：钱亮，张勇，黄文臻，唐佳新，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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