[發明專利]一種形內自相似梯度層級類蜂窩夾芯結構

有效

• 申請號: 202010023546.4
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111055548B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 李響;徐興興;王艷苗;宋曉俊
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: B32B3/12
• 分類號: B32B3/12
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 危松

一種形內自相似梯度層級類蜂窩夾芯結構，包括多組胞元結構，各組胞元結構依次排列連接組成蜂窩夾芯結構，所述胞元結構包括是由四個一級六邊形胞元圍合成的八邊形結構，本發明用于解決蜂窩夾芯在面內承載能力較差和吸能緩沖能力不足等問題。

技術領域

本發明涉及一種形內自相似梯度層級類蜂窩夾芯結構。

背景技術

隨著夾層結構在工程領域的不斷推廣和應用，人們對蜂窩夾層結構的力學性能提出了更高的要求，傳統蜂窩在面內承載力不足以及在面內吸能緩沖能力不足等問題急需得到解決。近年來，人們開始從大自然尋求解決方法，從仿生學角度提出的組合型蜂窩和層級蜂窩結構等新結構和新概念一經提出便引起了人們的廣泛興趣和研究。經研究證明，這些新的結構設計方法的確能在一定程度上解決目前所面臨的問題，仿生學設計理念也為工程結構創新優化設計提供了新的途徑。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種形內自相似梯度層級類蜂窩夾芯結構，用于解決蜂窩夾芯在面內承載能力較差和吸能緩沖能力不足等問題。

為了解決上述問題，本發明要解決的技術方案為：

一種形內自相似梯度層級類蜂窩夾芯結構，包括多組胞元結構，各組胞元結構依次排列連接組成蜂窩夾芯結構，所述胞元結構包括是由四個一級六邊形胞元圍合成的八邊形結構。

在一級六邊形胞元內設有兩個二級六邊形胞元。

在二級六邊形胞元內設有兩個三級六邊形胞元。

一級六邊形胞元壁厚、二級六邊形胞元壁厚和三級六邊形胞元壁厚依次減小或者依次增加。

本發明的技術效果為：

1、通過層級設計提升了蜂窩夾層結構胞元利用空間，提升了蜂窩夾芯整體剛度，從很大解決了蜂窩夾芯的面內承載性能不足的問題。

2、當蜂窩夾芯受到面內載荷沖擊時，各級六邊形胞元設置會使其平臺應力會有較大提升，從而提升了蜂窩夾芯面內能量吸收能力。

3、當蜂窩夾芯受到面外沖擊載荷作用時，能量耗散主要由兩部分組成，一是蜂窩薄壁彎曲能散耗，二是各六邊形胞元的薄膜能散耗。

4、由于本專利是通過由外向內設置的三級結構，使得各六邊形胞元內部“十”字型、T字型和Y型單元數量大幅度增加，使得該層級類蜂窩夾芯在受到面外載荷沖擊時蜂窩夾芯比能量吸收大幅提升。

5、各級六邊形胞元壁厚依次減小或者增加，使得可以通過改變各級胞元級壁厚來改善碰撞過程中的峰值應力和吸能效率；當該層級六邊形胞元壁厚呈正梯度變化時，層級蜂窩夾芯的面內承載力會因為整體骨架強度提高而提升，當其胞元壁厚呈負梯度變化時，在面內沖擊過程中可以大幅降低沖擊峰值應力，對于如何進行梯度設計應根據實際工程需要而定。

附圖說明

下面結合附圖對本發明做進一步的說明：

圖1為各級六邊形胞元的主視結構示意圖；

圖2為各級八邊形結構的主視結構示意圖；

圖3為各級蜂窩夾芯結構的主視結構示意圖。

圖中：一級六邊形胞元1、二級六邊形胞元2、三級六邊形胞元3。

具體實施方式

如圖1到3所示，一種形內自相似梯度層級類蜂窩夾芯結構，包括多組胞元結構，各組胞元結構依次排列連接組成蜂窩夾芯結構，所述胞元結構包括是由四個一級六邊形胞元1和成的八邊形結構。

在一級六邊形胞元1內設有兩個二級六邊形胞元2。

在二級六邊形胞元2內設有兩個三級六邊形胞元3。

一級六邊形胞元1、二級六邊形胞元2和三級六邊形胞元3之間是通過膠水粘接，一級六邊形胞元1壁厚、二級六邊形胞元2壁厚和三級六邊形胞元3壁厚依次減小或者依次增加。再對梯度減小或者增加類蜂窩夾芯胞元結構的短斜邊進行黏結擴展，形成具有一定胞元數量的形內自相似梯度層級類蜂窩夾芯結構。