【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于螺旋层状结构，尤其涉及一种适应多种波及多功能的仿生螺旋结构。
技术介绍
1、螺旋层状结构凭借其质量轻、自由组合、强度高、比吸能强等特点，已被广泛应用于车辆船舶、航空航天、海洋工程等领域。随着增材制造技术的不断发展，不规则材料结构亦可被简单制造，使得螺旋层状复合结构从有限元模拟走向实验的可能。
2、贝壳、蜘蛛丝、骨骼等生物结构，开发出了各种轻质、高强度、高韧性的仿生结构，为轻质结构的设计开辟了一条新的途径。最近的研究表明，海洋中一种叫螳螂虾的生物可以很容易地用它的锤状钳子折断软体动物的壳来捕食，而这种锤状钳子是由螺旋状的几丁质层组成的。螳螂虾中的这种螺旋层状结构增强了保护动物所需的刚度、强度和硬度，并允许动物运动和捕食。铁甲甲虫中甲壳具有良好的力学性能和可弯曲性，其特点是一个大的凹槽与一个小的卡口连接。可以保护层间和基质间之间的联系，同时，连接处在受力时会有不毁坏结构的形变，可以提高吸能效果、减轻冲击力。
3、螺旋结构，如螺旋柱结构、夹层结构、螺旋蜂窝和泡沫结构，因其具有良好的强度、能量吸收、保温、噪声抑制和轻质特性在机械、建筑、汽车、航空航天、医疗等领域得到广泛应用；然而，目前这些研究主要集中在结构的制造、裂纹扭转模式和损伤扩散行为等方面，但是很少涉及层间和基质间的损伤机制。事实上，螺旋层状结构中的每一个薄层在冲击过程中都会发生变形，造成复杂的纤维断裂、基质开裂、纤维-基质界面脱粘等损伤机制，这些因素对整个结构的承重和破坏都有很大的影响。为了提高螺旋层状结构的能量吸收能力，研究人员正试图从已
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的在于提供一种缝线-螺旋状复合板仿生吸能结构，旨在解决
技术介绍
中确定的现有技术存在的问题。
2、本专利技术实施例是这样实现的，一种缝线-螺旋状复合板仿生吸能结构，所述结构包括：
3、一种缝线-螺旋状复合板仿生吸能结构，其特征在于，包括：缝线结构单元1，横截面为月牙型1.1，月牙内侧有“凸”型槽1.2，月牙外侧有“π”型凸出状结构1.3；每个结构单元之间连接处类似于铁甲甲虫甲壳的缝线结构，各个结构单元由外侧“π”型凸出状结构从内侧“凸”型槽宽处接入并移动到窄处完成连接，顺序排列成单层结构2；各单元层之间扭转一定角度，组合成缝线-螺旋状复合板仿生吸能结构3，可以降低零件的质量、提高吸能效率。
4、优选地，所述初步缝线-螺旋吸能结构的单位缝线的总长度初始值l＝7mm，取值范围为6-8mm，长孔初始值b1＝5.5mm，取值范围为5-6mm，短孔初始值b2＝3.5mm，取值范围为3-4mm，凹穴距边缘初始值c＝7mm，取值范围为6-8mm，突出部分外半径初始值r＝10.5mm，取值范围为10-11mm，其基体材料采用中间镂空的结构，孔外半径r1＝6mm、孔内半径r2＝4mm。
5、优选地，在拓扑优化后的最优吸能缝线-螺旋结构中，结构参数为：总长度l＝6.6302mm，长孔b1＝5.8922mm，短孔b2＝3.0545mm，凹穴的边缘c＝6.0559mm，突出部分的外半径r＝10.034mm，。
6、优选地，所述缝线-螺旋状复合板结构由螺旋层状结构和缝线结构融合形成。
7、缝线-螺旋状复合板仿生吸能结构的设计可以增加吸能长度，提高能量的吸收和分散能力。这使得该结构在承受冲击、振动或其他外部作用力时能够有效地吸收和分散能量，减轻结构的损坏和破坏；螺旋层状结构提供了坚固的框架支撑，增强了整体结构的强度和稳定性。它能够承受外部载荷和压力，并减少因应力集中而引起的结构破坏；保持足够的强度；这种轻量化设计可以减少材料需求，降低制造成本。
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1.一种缝线-螺旋状复合板仿生吸能结构，其特征在于，包括：缝线结构单元1，横截面为月牙型1.1，月牙内侧有“凸”型槽1.2，月牙外侧有“π”型凸出状结构1.3；每个结构单元之间连接处类似于铁甲甲虫甲壳的缝线结构，各个结构单元由外侧“π”型凸出状结构从内侧“凸”型槽宽处接入并移动到窄处完成连接，顺序排列成单层结构2；各单元层之间扭转一定角度，组合成缝线-螺旋状复合板仿生吸能结构3，可以降低零件的质量、提高吸能效率。
2.根据权利要求1所述的仿生结构，其特征在于，所述初步缝线-螺旋吸能结构的单位缝线的总长度初始值L＝7mm，取值范围为6-8mm，长孔初始值B1＝5.5mm，取值范围为5-6mm，短孔初始值B2＝3.5mm，取值范围为3-4mm，凹穴距边缘初始值C＝7mm，取值范围为6-8mm，突出部分外半径初始值R＝10.5mm，取值范围为10-11mm，其基体材料采用中间镂空的结构，孔外半径R1＝6mm、孔内半径R2＝4mm。
3.根据权利要求1-2所述的一种缝线-螺旋状复合板仿生吸能结构，其特征在于，在拓扑优化后的最优吸能缝线-螺旋结构中，结构参数为：总长
4.一种应用如权利要求1-3任一所述的一种缝线-螺旋状复合板仿生吸能结构，其特征在于，所述缝线-螺旋状复合板结构由螺旋层状结构和缝线结构融合形成。
...【技术特征摘要】
1.一种缝线-螺旋状复合板仿生吸能结构，其特征在于，包括：缝线结构单元1，横截面为月牙型1.1，月牙内侧有“凸”型槽1.2，月牙外侧有“π”型凸出状结构1.3；每个结构单元之间连接处类似于铁甲甲虫甲壳的缝线结构，各个结构单元由外侧“π”型凸出状结构从内侧“凸”型槽宽处接入并移动到窄处完成连接，顺序排列成单层结构2；各单元层之间扭转一定角度，组合成缝线-螺旋状复合板仿生吸能结构3，可以降低零件的质量、提高吸能效率。
2.根据权利要求1所述的仿生结构，其特征在于，所述初步缝线-螺旋吸能结构的单位缝线的总长度初始值l＝7mm，取值范围为6-8mm，长孔初始值b1＝5.5mm，取值范围为5-6mm，短孔初始值b2＝3.5mm，取值范围为3-4...
【专利技术属性】
技术研发人员：解宝成，李景涛，陶欣燕，赵禹赫，冯灵琨，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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