[發明專利]一種三維雙箭頭負泊松比結構及其嵌鎖組裝工藝

有效

• 申請號: 202010198312.3
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111396486B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 楊金水;陳思遠;楊訪;劉彥佐;張偉明;李爽;吳林志
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F16F7/12
• 分類號: F16F7/12;B23P15/00
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 張沫

本發明提供的是一種三維雙箭頭負泊松比結構及其嵌鎖組裝工藝。包括兩組二維雙箭頭元件，兩組二維雙箭頭元件在嵌鎖位置有嵌鎖槽，第一組二維雙箭頭元件沿X軸方向等距平行排列分布若干行、相鄰第一組二維雙箭頭元件的間距等于兩相鄰嵌鎖槽之間的距離，第二組二維雙箭頭元件沿Y軸方向等距排列分布成若干列與第一組二維雙箭頭元件在嵌鎖槽位置處進行嵌鎖構成二維元件，二維元件在Z軸方向進行疊加組裝夠成三維雙箭頭負泊松比結構。本發明有效減少結構的粘接過程，降低由于粘接引起的裝配誤差，且易于實現層級梯度。本發明的結構不僅提高裝配的效率，而且大幅度增強結構的承載剛度和能量吸收率，拓寬三維雙箭頭負泊松比結構的使用空間。

技術領域

本發明涉及的是一種三維雙箭頭負泊松比結構，本發明也涉及一種三維雙箭頭負泊松比結構的高效成型方法。

背景技術

三維負泊松比結構由于結構復雜而引起制造過程較為困難，制備技術的限制已經成為三維負泊松比結構發展和應用的一個瓶頸。因此，需采用合適的方法來解決三維負泊松比結構的高效加工問題，以便實現大規模的生產應用。現常規的三維負泊松比結構的制作方法由3D打印技術、粘接堆疊法以及嵌鎖組裝法。3D打印技術為近階段新興的一種方法，多數處于試驗研究階段且成本較高，無法對構件進行大規模的加工制造；粘接堆疊法在制作過程中需要逐層使用粘接劑或釬焊料，且需要人為確定裝配位置，在生產過程中容易產生裝配誤差，致使結構在沖擊過程中失穩。

發明內容

本發明的目的在于提供一種裝配效率高、裝配誤差小，能提高結構的承載剛度以及能量吸收效率的三維雙箭頭負泊松比結構。本發明的目的還在于提供一種三維雙箭頭負泊松比結構的嵌鎖組裝工藝。

本發明的目的是這樣實現的:

本發明的三維雙箭頭負泊松比結構包括兩組二維雙箭頭元件，兩組二維雙箭頭元件在嵌鎖位置有嵌鎖槽，第一組二維雙箭頭元件沿X軸方向等距平行排列分布若干行、相鄰第一組二維雙箭頭元件的間距等于兩相鄰嵌鎖槽之間的距離，第二組二維雙箭頭元件沿Y軸方向等距排列分布成若干列與第一組二維雙箭頭元件在嵌鎖槽位置處進行嵌鎖構成二維元件，二維元件在Z軸方向進行疊加組裝夠成三維雙箭頭負泊松比結構。

本發明的三維雙箭頭負泊松比結構還可以包括：

1.在至少一組二維雙箭頭元件中設置支撐連桿。

2.第一組二維雙箭頭元件的嵌鎖槽開在上箭頭頂點的上側和下箭頭頂點的下側，第二組二維雙箭頭元件的嵌鎖槽開在上箭頭頂點的下側和下箭頭頂點的上側。

3.在嵌鎖位置粘合或者釬焊。

本發明的三維雙箭頭負泊松比結構嵌鎖組裝工藝為：

(1)在金屬或復合材料面板上設計兩組二維雙箭頭元件，且在兩組二維雙箭頭元件的嵌鎖位置設計嵌鎖槽；

(2)對金屬或復合材料面板表面進行清洗、打磨處理，切割形成第一組二維雙箭頭元件和第二組二維雙箭頭元件；

(3)將制作的第一組二維雙箭頭元件沿X軸方向等距平行排列分布若干行，相鄰第一組二維雙箭頭元件擺放間距等于兩相鄰嵌鎖槽之間的距離，將第二組二維雙箭頭元件沿Y軸方向等距排列分布成若干列，第一組二維雙箭頭元件與第二組二維雙箭頭元件在嵌鎖槽位置處進行嵌鎖構成二維元件；

(4)對嵌鎖完成的二維元件在Z軸方向進行疊加組裝成三維雙箭頭負泊松比結構。

本發明的三維雙箭頭負泊松比結構嵌鎖組裝工藝還可以包括：

1.在嵌鎖組裝的過程中，將粘合劑或者釬焊料涂抹于嵌鎖槽處，等待粘合劑固化或者進行釬焊。

2.所述的切割采用數控機床、激光切割或者電火花線切割。