[發明專利]夾芯吸能裝置

在審

• 申請號: 201410707957.X
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104476828A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 吳先前;黃晨光
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: B32B3/12
• 分類號: B32B3/12;B32B1/06;B32B5/18;B32B33/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發明涉及吸能技術，特別是一種夾芯吸能裝置。

背景技術

空間點陣夾芯吸能結構是一種通過塑性大變形來耗散沖擊載荷能量的有效吸能結構。夾芯結構一般為多孔金屬結構。與傳統單層板相比，面板夾芯結構具有較高比強度、比剛度，同時具有減震、隔溫、吸聲等功能。在滿足力學性能要求的情況下減輕了結構重量，降低了成本。面板夾芯結構通常用于輕質化結構的優化設計，在工程中有著大量應用。

傳統的點陣夾芯板一般通過結構件的塑性大變形吸能。目前比較普遍的夾芯結構有：蜂窩型、波浪型、金字塔型等。優化點陣夾芯板的方法一般分為兩類：一類是通過改變夾芯空間結構達到優化目的；另一類是通過改變芯材的材質來優化吸能效果，比如芯材為泡沫、實心陶瓷等材料來提高吸能性能，可提高原有結構的吸能效果。

傳統點陣夾芯板以及泡沫夾芯板主要通過面板與夾芯材料塑性變形的方式吸收能量，夾芯板具有一定的強度和剛度，但是整體吸能效果不理想。而夾芯材料為實心時，吸能效果明顯提高，但是結構的抗振性能較差。因此，現有的夾芯板結構不能同時滿足結構的強度、剛度、抗振、抗沖擊吸能性能。

發明內容

本發明提供一種夾芯吸能裝置，用于克服現有技術中的缺陷，在保持傳統點陣夾芯板原有的優良性能基礎之上，提高夾芯吸能裝置的抗振和抗沖擊能力。

本發明提供一種夾芯吸能裝置，包括上面板、下面板、側板以及芯板層，所述芯板層填充在所述上面板、下面板、側板圍設形成的密閉空間內，所述芯板層包括芯材和填充在所述芯材之間和/或填充在所述芯材與所述密閉空間之間的剪切增稠流體材料。

作為上述方案的實施例一：

所述芯材呈空間點陣狀布置。

作為實施例一的一種優選方案：

所述芯材由多個第一節點單元彼此連接呈網狀；每個所述第一節點單元包括三根以上呈空間形狀布置的芯材棒，所述芯材棒的一端均連接在同一個節點上，所述芯材棒的另一端分別連接在與該節點相鄰且方向相對的不同節點上；位于上方的所述節點與所述上面板連接，位于下方的所述節點與所述下面板連接。

作為實施例一的另一種優選方案：

所述芯材包括多個彼此分離的第二節點單元，所述第二節點單元包括三根以上呈空間形狀布置的芯材棒，所述芯材棒彼此交叉于同一個節點，所述節點均位于所述芯材棒的中部，所述芯材棒的一端均與所述上面板連接，所述芯材棒的另一端均與所述下面板連接。

作為上述方案的實施例二：

所述芯材呈開孔泡沫狀或蜂窩狀。

在上述所有方案的基礎上：

所述剪切增稠流體材料為STF。

在上述所有方案的基礎上：

所述上面板、下面板的材質為金屬、陶瓷或塑料，所述側板的材質為金屬。

本發明提供的夾芯吸能裝置，芯材與上面板、下面板、側板圍設形成的密閉空間之間具有填充空間，剪切增稠液體材料就填充在芯材與密閉空間之間的填充空間內，這樣芯板就由芯材和剪切增稠流體材料共同構成，當吸能裝置受到外來沖擊物作用時，上面板、下面板、側板以及芯材結構會發生快速變形，從而對芯板中填充的剪切增稠流體材料施加快速剪切作用，剪切增稠流體材料在較高剪切應變率下粘度快速升高，從而快速耗散沖擊能，外來沖擊能主要被兩部分消耗，一部分是面板、側板以及芯材結構的變形能，另一部分是由于剪切增稠流體材料在剪切作用下的高粘性耗散能；從而具有較高的比強度、比剛度、防振及吸能能力；初步實驗結果表明，相比于沒有填充剪切增稠流體材料的吸能裝置其吸能能力提高了45％，且防振能力提升了50％以上。

附圖說明

圖1為本發明實施例一提供的夾芯吸能裝置的截面圖；

圖2為本發明實施例二提供的夾芯吸能裝置的立體結構示意圖；

圖3為本發明實施例三提供的夾芯吸能裝置的立體結構示意圖；

圖4為本發明實施例四提供的夾芯吸能裝置的立體結構示意圖；

圖5為本發明實施例五提供的夾芯吸能裝置的立體結構示意圖；

圖6為本發明實施例五提供的夾芯吸能裝置的立體結構示意圖。

具體實施方式

實施例一