[發(fā)明專利]一種外環(huán)內(nèi)六角形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式節(jié)點

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710047230.7
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106836476B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮若強(qiáng);劉峰成;朱潔
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: E04B1/19
• 分類號: E04B1/19;E04B1/58;G06F17/50
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

1.一種外環(huán)內(nèi)六角形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式節(jié)點，其特征在于：包括內(nèi)環(huán)(1)、外環(huán)(2)、中心環(huán)(3)、螺栓(5)、封板(6)和連接桿件(7)，所述內(nèi)環(huán)(1)和外環(huán)(2)均為圓柱，且所述內(nèi)環(huán)(1)沿中心軸開設(shè)有圓形孔洞一(16)，所述外環(huán)(2)沿中心軸開設(shè)有圓形孔洞二(17)；

所述中心環(huán)(3)為六角星形柱體，所述中心環(huán)(3)包括外凸六角(14)，所述外凸六角(14)均處于同一個圓形面一上，所述中心環(huán)(3)沿中心軸開設(shè)有六角星形孔洞(18)，所述六角星形孔洞(18)包括內(nèi)凸六角(15)，所述內(nèi)凸六角(15)均處于同一個圓形面二上，所述外凸六角(14)的對稱面和內(nèi)凸六角(15)的對稱面為同一個平面；所述中心環(huán)(3)安裝于外環(huán)(2)的圓形孔洞二(17)中，所述圓形面一的直徑等于圓形孔洞二(17)的直徑，所述中心環(huán)(3)與外環(huán)(2)的中心軸在同一條直線上；所述內(nèi)環(huán)(1)安裝于中心環(huán)(3)的六角星形孔洞(18)中，所述中心環(huán)(3)的中心軸和內(nèi)環(huán)(1)的中心軸在同一條直線上，且所述圓形孔洞一(16)的直徑等于圓形面二的直徑；

所述外環(huán)(2)的外圓周壁上均勻開設(shè)有第二螺栓孔(9)，所述封板(6)上均勻開設(shè)有第三螺栓孔(11)，所述螺栓(5)依次穿過第三螺栓孔(11)和第二螺栓孔(9)將封板(6)與外環(huán)(2)連接，且所述封板(6)和連接桿件(7)固定連接。

2.如權(quán)利要求1所述的一種外環(huán)內(nèi)六角形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式節(jié)點，其特征在于：所述內(nèi)環(huán)(1)、外環(huán)(2)、中心環(huán)(3)的整體結(jié)構(gòu)是基于商用軟件HYPERWORKS平臺，利用拓?fù)鋬?yōu)化原理，以節(jié)點應(yīng)變能最小為目標(biāo)函數(shù)，以連續(xù)體結(jié)構(gòu)變密度法為優(yōu)化算法，采用SIMP材料差值模型，以單元“單元密度”作為設(shè)計變量經(jīng)過迭代優(yōu)化而來；

應(yīng)變能公式可表述為其中C為應(yīng)變能，P＝KU，P為結(jié)構(gòu)所受外荷載向量矩陣，T為矩陣轉(zhuǎn)置符號，U為單元位移向量矩陣，K為剛度矩陣；

所述六角星形孔洞(18)、圓形孔洞二(17)、外凸六角(14)和內(nèi)凸六角(15)主要通過所述“單元密度”與節(jié)點的材料彈性模量之間的函數(shù)關(guān)系優(yōu)化得出，且所述函數(shù)關(guān)系為：

E(x_e)＝(x_e)^pE₀

0＜(x_e)_min≤x_e≤1

其中，E為單元優(yōu)化后彈性模量，E₀為初始彈性模量，p為懲罰系數(shù)，(x_e)_min為材料為空時的單元密度；x_e為單元材料密度，且x_e在0～1之間連續(xù)取值，程序優(yōu)化后單元材料密度x_e為[0.6，1]時保留該單元處材料，單元材料密度x_e為[0，0.6)時刪除該單元處材料。

3.如權(quán)利要求2所述的一種外環(huán)內(nèi)六角形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式節(jié)點，其特征在于：所述中心環(huán)(3)的外側(cè)邊緣包括曲邊一(21)和弧邊一(23)，所述六角星形孔洞(18)包括曲邊二(22)和弧邊二(24)，所述曲邊一(21)符合所述曲邊二(22)符合f(x)＝-1.57x²+6.78。

4.如權(quán)利要求3所述的一種外環(huán)內(nèi)六角形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式節(jié)點，其特征在于：所述外環(huán)(2)的外圓周面切割成十二邊形，所述十二邊形包括長邊(19)和短邊(20)，所述長邊(19)和短邊(20)交錯設(shè)置，所述長邊(19)長度均相等，所述短邊(20)長度均相等；所述長邊的中垂線(12)與外凸六角(14)的中心軸在同一條直線上，所述短邊的中垂線(13)與內(nèi)凸六角(15)的中心軸在同一條直線上。

5.如權(quán)利要求4所述的一種外環(huán)內(nèi)六角形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式節(jié)點，其特征在于：所述圓形孔洞二(17)的內(nèi)圓周壁上安裝有內(nèi)墊片(4)，所述內(nèi)墊片(4)開設(shè)有第一螺栓孔(10)，且所述第一螺栓孔(10)、第二螺栓孔(9)和第三螺栓孔(11)的尺寸均相同。