[發明專利]帶過渡層的變單胞尺寸梯度點陣結構

有效

• 申請號: 201811401064.7
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109578796B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 高彤;張衛紅;石建雄;孟亮
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F16S5/00
• 分類號: F16S5/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明公開了一種帶過渡層的變單胞尺寸梯度點陣結構，用于解決現有梯度點陣結構力學性能差的技術問題。技術方案是包括N層六邊形雙曲面點陣結構和N?1層過渡層。其中，每層六邊形雙曲面點陣結構均由六邊形雙曲面點陣單胞在xoy平面內延拓形成；每一過渡層a分別連接六邊形雙曲面點陣層b和六邊形雙曲面點陣層c，六邊形雙曲面點陣層b的單胞尺寸為2L，六邊形雙曲面點陣層c的單胞尺寸為L，過渡層a的高度為H。本發明通過在兩層不同單胞尺寸的點陣結構之間設置過渡層，可以同時改變點陣單胞桿件的截面尺寸和點陣單胞尺寸，使得結構在設計時可以同時考慮點陣單胞尺寸以及桿件截面尺寸對結構整體性能的影響，達到提高力學性能的目的。

技術領域

本發明涉及一種梯度點陣結構，特別是涉及一種帶過渡層的變單胞尺寸梯度點陣結構。

背景技術

點陣結構具有輕質、比剛度高、比強度高、吸聲隔熱等優良特性，被越來越多地應用在在汽車、船舶、航空航天等領域。梯度點陣結構通過對點陣單胞構型的設計使得結構整體具有更加優良的性能。根據現有技術的梯度點陣結構，例如CN107498948A描述的梯度點陣結構，其通過更改各層點陣中單胞桿件的粗細來控制其相對密度，提高了結構的抗沖擊性能，達到了點陣結構的宏觀物性參數隨空間位置呈梯度變化的目的。然而，由于尺寸效應的存在，同等載荷情況下，不同單胞尺寸的點陣結構所表現出來的力學行為并不相同；因此，需要在改變點陣單胞桿件截面尺寸的同時，考慮點陣單胞尺寸對結構整體性能的影響，即對于同一種點陣單胞構型，應根據實際承載情況選擇不同單胞尺寸、不同桿件截面尺寸的點陣結構。

發明內容

為了克服現有梯度點陣結構力學性能差的不足，本發明提供一種帶過渡層的變單胞尺寸梯度點陣結構。該梯度點陣結構包括N層六邊形雙曲面點陣結構和N-1層過渡層。其中，每層六邊形雙曲面點陣結構均由六邊形雙曲面點陣單胞在xoy平面內延拓形成；每一過渡層a分別連接六邊形雙曲面點陣層b和六邊形雙曲面點陣層c，六邊形雙曲面點陣層b的單胞尺寸為2L，六邊形雙曲面點陣層c的單胞尺寸為L，過渡層a的單胞高度為H。本發明通過在兩層不同單胞尺寸的點陣結構之間設置過渡層，可以同時改變點陣單胞桿件的截面尺寸和點陣單胞尺寸，使得結構在設計時可以同時考慮點陣單胞尺寸以及桿件截面尺寸對結構整體性能的影響，達到提高力學性能的目的。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種帶過渡層的變單胞尺寸梯度點陣結構，其特點是包括N層六邊形雙曲面點陣結構和N-1層過渡層。其中，每層六邊形雙曲面點陣結構均由六邊形雙曲面點陣單胞在xoy平面內延拓形成；每一過渡層a單胞分別連接一個邊長為2L的雙曲面點陣層b單胞和四個邊長為L的雙曲面點陣層c單胞；過渡層a的單胞高度為H。

所述過渡層a的結點1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12位于同一高度平面，結點13、14、15、16、17、18、19位于同一高度平面；其中，結點1、2、3、4、5、6為一邊長為2L的正六邊形的六個頂點，結點7、8、9、10、11、12為一邊長為L的正六邊形的六個頂點，結點13、14、15、16、17、18為一邊長為的正六邊形的六個頂點；結點1與結點19連接組成的桿、結點2與結點19連接組成的桿、結點3與結點19連接組成的桿、結點4與結點19連接組成的桿、結點5與結點19連接組成的桿、結點6與結點19連接組成的桿、結點7與結點14連接組成的桿、結點7與結點17連接組成的桿、結點8與結點18連接組成的桿、結點8與結點15連接組成的桿、結點9與結點13連接組成的桿、結點9與結點16連接組成的桿、結點10與結點14連接組成的桿、結點10與結點17連接組成的桿、結點11與結點18連接組成的桿、結點11與結點15連接組成的桿、結點12與結點13連接組成的桿、結點12與結點16連接組成的桿、結點13與結點19連接組成的桿、結點14與結點19連接組成的桿、結點15與結點19連接組成的桿、結點16與結點19連接組成的桿、結點17與結點19連接組成的桿、結點18與結點19連接組成的桿共同組成了一個過渡層單胞。