[發明專利]一種具有零泊松比的網格結構及其壓縮方法

有效

• 申請號: 201410369343.5
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104157186B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 劉旺玉;黃家樂;汪寧陵;羅遠強;林貞瓊
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B32B3/26
• 分類號: B32B3/26
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及一種網格結構技術，特別涉及一種具有零泊松比的網格結構及其壓縮方法。

背景技術

泊松比是材料的一種基本力學性能，反映了材料受單軸荷載時垂直于荷載方向變形性質。其計算公式為

v=-ϵxϵy,---(1)]]>

其中，ε_x是材料的橫向應變量，ε_y是材料的縱向應變量。各向同性材料的泊松比范圍在-1到0.5之間。大部分材料的泊松比一般為正值，但是通過改變材料的內部結構也有可能使結構呈現出負泊松比的效果。負泊松比材料由于在壓縮時產生橫向收縮，結構變得越來越致密，能有效地抵抗壓縮荷載，因此在承載、能量吸收等領域有著廣泛的應用和良好的前景。而零泊松比材料則在承受縱向荷載的時，橫向方向不產生形變。生物界中的軟木、軟骨、韌帶、角膜等組織結構就呈現出接近于零泊松比的特性。零泊松比材料能用在結構對橫向應變非常敏感的場合，能防止由于橫向應變而產生的失效。常規的網格結構，例如正六邊形蜂窩結構或六邊形的純拉脹結構會使結構呈現出正的或負的泊松比，使得結構在受縱向荷載時產生橫向收縮或膨脹。

發明內容

本發明首要的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種具有零泊松比的網格結構，該網構結構的零泊松比效果與組成該網格結構的材料特性無關。

本發明的另一目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種所述具有零泊松比的網格結構的壓縮方法，該壓縮方法通過內部特定邊的變形實現了網格結構整體結構的零泊松比。

本發明的首要目的通過下述技術方案實現：一種具有零泊松比的網格結構，包括：第一橫向拉脹邊11、第二橫向拉脹邊12、第一蛇形折疊斜向蜂窩邊21、第二蛇形折疊斜向蜂窩邊22、第一橫向蜂窩邊31和第二橫向蜂窩邊32；所述第一蛇形折疊斜向蜂窩邊21包括依次連接的第一斜向蜂窩邊211、第二斜向蜂窩邊212、第三斜向蜂窩邊213和第四斜向蜂窩邊214；第二蛇形折疊斜向蜂窩邊22包括依次連接的第五斜向蜂窩邊221、第六斜向蜂窩邊222、第七斜向蜂窩邊223和第八斜向蜂窩邊224；所述的第一斜向蜂窩邊211、第二斜向蜂窩邊212、第三斜向蜂窩邊213、第四斜向蜂窩邊214、第五斜向蜂窩邊221、第六斜向蜂窩邊222、第七斜向蜂窩邊223和第八斜向蜂窩邊224的長度相等；第一斜向蜂窩邊211和第二斜向蜂窩邊212之間的夾角、第二斜向蜂窩邊212和第三斜向蜂窩邊213之間的夾角、第三斜向蜂窩邊213和第四斜向蜂窩邊214之間的夾角、第五斜向蜂窩邊221和第六斜向蜂窩邊222之間的夾角、第六斜向蜂窩邊222和第七斜向蜂窩邊223之間的夾角以及第七斜向蜂窩邊223和第八斜向蜂窩邊224之間的夾角相等；第一橫向拉脹邊11、第一蛇形折疊斜向蜂窩邊21、第二橫向拉脹邊12和第二蛇形折疊斜向蜂窩邊22依次首尾相連，第一橫向蜂窩邊31與第二斜向蜂窩邊212和第三斜向蜂窩邊213的交點相連接，第二橫向蜂窩邊32與第六斜向蜂窩邊222和第七斜向蜂窩邊223的交點相連接；第一橫向蜂窩邊31位于第一蛇形折疊斜向蜂窩邊21的外側，第二橫向蜂窩邊32位于第二蛇形折疊斜向蜂窩邊22的外側。第一橫向拉脹邊11和第二橫向拉脹邊12的長度相等；第一橫向拉脹邊11、第二橫向拉脹邊12、第一橫向蜂窩邊31和第二橫向蜂窩邊32之間兩兩平行；所述第一蛇形折疊斜向蜂窩邊21和第二蛇形折疊斜向蜂窩邊22關于所述網格結構的中心軸對稱。

所述的第一橫向拉脹邊11與第一斜向蜂窩邊211的夾角、第一橫向拉脹邊11與第五斜向蜂窩邊221的夾角、第二橫向拉脹邊12與第四斜向蜂窩邊214的夾角以及第二橫向拉脹邊12與第八斜向蜂窩邊224之間的夾角均為60°；第一斜向蜂窩邊211與第二斜向蜂窩邊212的夾角、第一橫向蜂窩邊31與第二斜向蜂窩邊212的夾角以及第二橫向蜂窩邊32與第六斜向蜂窩邊222的夾角均為120°；第一橫向蜂窩邊31和第二橫向蜂窩邊32的長度相等；第一橫向蜂窩邊31、第一斜向蜂窩邊211和第一橫向拉脹邊11的長度比例為1:2:4。