[實用新型]多面內凹金字塔型負泊松比空間點陣結構及其承壓板架

有效

• 申請號: 201820695002.0
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN208734770U
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 張振華;張明悅;鄧波;李海濤;牟金磊;趙海峰;錢海峰;王媛欣;牛闖;黃秀峰;梅志遠;李華東
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: F16F1/00
• 分類號: F16F1/00;F16F1/38
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 楊本官

本實用新型屬于耐壓或承壓或支撐結構領域，尤其涉及一種多面內凹金字塔型負泊松比空間點陣結構及其承壓板架。基于該結構可使用彈性材料制作支撐用耐壓或者承壓結構，提高整體的耐壓承壓能力避免結構破壞；基于該結構可使用彈性材料或者塑形制作雙端約束的承壓結構(橋、平板等)，在中間承壓過程中，位于上下支撐面上的輔助支撐線能夠抵擋承壓結構截面厚度變薄，防止承壓結構折斷，提高其承壓能力，基于該結構可使用塑性材料制作的增強防護以及緩沖結構，具有質量輕便但強度高的特點，有效避免瞬間沖擊破壞以及緩沖結構后續承載力下降等問題。

技術領域

本實用新型屬于承壓或支撐結構領域，尤其涉及一種多面內凹金字塔型負泊松比空間點陣結構及其承壓板架。

背景技術

在我們所常見的材料當中，其泊松比(Poisson's ratio)的范圍，大部分都是在0到 0.5之間，然而大部分材料的泊松比則在0.2到0.4之間。盡管如此，仍然存在有少數的材料具有負泊松比(negative Poisson’s ratio)的性質，例如：單晶硫化礦(single crystalpyrite)的泊松比為-0.14。同時，從理論的觀點來看，負泊松比的特殊性質早在1968年由B.M.L利用彈性應變能理論所證明，同向性材料的泊松比范圍為-1＜v＜0.5。而非同向性材料的泊松比范圍則必須符合：v_ij≤(E_i/E_j)/2及v_ijE_j＝v_jiE_i的條件。傳統材料當沿著一個方向拉伸時，其橫截面會隨著拉伸而減小。而對于負泊松比材料，橫截面會隨著拉伸而增大。受上述物理現象的啟發，人們將適當角度的多層復合材料作對稱排列，由于各層之間的牽制作用，便能造成在厚度方向的負泊松比效應，這一類材料的負泊松比效果亦非其本身的材料性質，而是由于復合材料薄板之間的多層效應。例如申請號為201310566039.5 的一種負泊松比結構部件，提供了一種用于襯套、懸掛以及緩沖塊等的負泊松比結構，具有較好的載荷剛度以及動力特性，但其結構簡單，整體的負載能力有限，且僅適用于單一方向的載荷處理，在復雜受力環境下無法良好應用。

承壓板架是日常生活中經常涉及的結構，用于緩沖、防護等各個方面，出于減輕結構質量、提高結構性能的目的，人們設計了多種多樣的產品和結構，但隨著實際生活的需要以及人們對產品性能要求的不斷提高，現有的結構或產品其性能或使用體驗越來越無法滿足使用者的要求，特別是傳統的通過整體彈性變形等原理設計或者制造的承壓板架，其受力后變形較大、極限負載較低，一旦超過其變形或者承載能力，將會發生結構或者材料破壞，同時在結構局部受力時無法有效分散載荷，因此常用的承壓結構和產品經常發生局部或者內部結構材料擠壓變形、破壞等問題，為解決上述問題，人們受負泊松比特性啟發提出了許多具有負泊松比性能的結構，例如申請號為201310566039.5的一種用于車輛等其他應用中的負泊松比結構，具有質量輕、成本低、非線性動態響應好等特點，但其主要用于提高單一方向的承壓變形能力，沿載荷作用力方向性能良好，但無法應對多方向的應力作用，且機構強度較低，受力時變形過大，對承載面的穩定性造成一定不利影響；申請號為201610928511.9的一種用于化工、醫療、軍事等領域的三維負泊松比周期性多孔材料，其具有多相負泊松比特性以及耗能和吸音效果，但由于其結構特性，在受力過程中，其第一類單體結構的上下層的十字結構會相互靠近，四周的弧形結構會向內彎曲，而第二類單體結構的上下層十字結構會相互遠離，弧形結構則會向外彎曲，導致各層之間結構變化的方向以及變形量各不相同，第一類相互靠近的十字結構由于其間隔很近，因此留下的變形空間不足，容易發生第一類單體結構內部抵死，而第二類單體結構仍有較大變形空間的不均勻現象，在實際應用時，多層結構件相互作用力復雜，載荷分布不均勻，上述變形以及空間分布的局限性容易導致整體結構失去其承壓變形的能力，各單體結構以及各層之間利用率差別過大，結構變形以及受力不均勻，不能有效利用全部資源，因此在載荷較大、載荷狀況復雜的情形下不能較好的實現預期技術效果。

實用新型內容