[發(fā)明專(zhuān)利]基于可編程剛度的手性胞元構(gòu)建的梯度點(diǎn)陣吸能結(jié)構(gòu)及其3D打印方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010890835.4
• 申請(qǐng)日: 2020-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112356523B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧冬冬;高捷;馬成龍;宋英杰;陳威
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B32B3/20
• 分類(lèi)號(hào): B32B3/20;B32B3/14;B32B15/01;B22F3/105;B33Y10/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

1.一種基于可編程剛度的手性胞元構(gòu)建的梯度點(diǎn)陣吸能結(jié)構(gòu)，其中：所述的可編程剛度的手性胞元，包括胞元結(jié)構(gòu)，該胞元結(jié)構(gòu)包括上環(huán)、中環(huán)、連接桿、下環(huán)，連接桿包括上部連接桿、下部連接桿；所述的上環(huán)、下環(huán)具有相同的幾何形狀，中環(huán)位于上環(huán)、下環(huán)之間，且上環(huán)、中環(huán)、下環(huán)的軸線(xiàn)均與胞元結(jié)構(gòu)的中軸線(xiàn)重合；所述的上部連接桿，具有若干根；各上部連接桿的兩端分別與上環(huán)、中環(huán)對(duì)應(yīng)連接并傾斜地均勻分布在上環(huán)、中環(huán)之間，且各上部連接桿均相對(duì)于胞元結(jié)構(gòu)的中軸線(xiàn)異面設(shè)置，同時(shí)各上部連接桿均與胞元結(jié)構(gòu)的中軸線(xiàn)形成夾角?；所述的下部連接桿，具有若干根；各下部連接桿的兩端分別與下環(huán)、中環(huán)對(duì)應(yīng)連接并傾斜地均勻分布在下環(huán)、中環(huán)之間，且各下部連接桿均相對(duì)于胞元結(jié)構(gòu)的中軸線(xiàn)異面設(shè)置，同時(shí)各下部連接桿均與胞元結(jié)構(gòu)的中軸線(xiàn)形成夾角-?；其特征在于，所述梯度點(diǎn)陣吸能結(jié)構(gòu)包括兩層以上疊層布置的胞元層；每一層胞元層均包括若干個(gè)剛度相同的胞元結(jié)構(gòu)；疊層布置的各胞元層的剛度，從上到下呈梯度變化；

處于同一胞元層的各胞元結(jié)構(gòu)，相鄰的兩個(gè)胞元結(jié)構(gòu)的上環(huán)之間、下環(huán)之間均通過(guò)橫梁連接，而相鄰兩個(gè)胞元結(jié)構(gòu)的中環(huán)之間則相間設(shè)置；

相鄰的兩層胞元層之間，處于上方的胞元層為上方胞元層，處于下方的胞元層則為下方胞元層；

上方胞元層的各胞元結(jié)構(gòu)與下方胞元層的各胞元結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)地同軸設(shè)置，且上方胞元層的各胞元結(jié)構(gòu)的下環(huán)，與對(duì)應(yīng)位置處的下方胞元層胞元結(jié)構(gòu)的上環(huán)能夠連接成一體或者一體設(shè)置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梯度點(diǎn)陣吸能結(jié)構(gòu)，其特征在于，處于同一軸線(xiàn)上的各胞元結(jié)構(gòu)的夾角?、夾角-?，均按照從上到下呈梯度變化設(shè)置，而處于同一軸線(xiàn)上的各胞元結(jié)構(gòu)的連接桿直徑、中環(huán)內(nèi)徑均對(duì)應(yīng)相同，以實(shí)現(xiàn)各胞元層的剛度從上到下呈梯度變化；

或者處于同一軸線(xiàn)上的各胞元結(jié)構(gòu)的連接桿直徑，均按照從上到下呈梯度變化設(shè)置，而處于同一軸線(xiàn)上的各胞元結(jié)構(gòu)的夾角?、夾角-?、中環(huán)內(nèi)徑均對(duì)應(yīng)相同，以實(shí)現(xiàn)各胞元層的剛度從上到下呈梯度變化；

或者處于同一軸線(xiàn)上的各胞元結(jié)構(gòu)的中環(huán)內(nèi)徑，均按照從上到下呈梯度變化設(shè)置，而處于同一軸線(xiàn)上的各胞元結(jié)構(gòu)的夾角?、夾角-?、連接桿直徑均對(duì)應(yīng)相同，以實(shí)現(xiàn)各胞元層的剛度從上到下呈梯度變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梯度點(diǎn)陣吸能結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的胞元層包括三層，分別為上胞元層、中胞元層以及下胞元層；其中：

上胞元層各胞元結(jié)構(gòu)的|夾角?|、中胞元層各胞元結(jié)構(gòu)的|夾角?|、下胞元層各胞元結(jié)構(gòu)的|夾角?|按照從大到小的順序設(shè)置；

上胞元層各胞元結(jié)構(gòu)的|夾角-?|、中胞元層各胞元結(jié)構(gòu)的|夾角-?|、下胞元層各胞元結(jié)構(gòu)的|夾角-?|按照從大到小的順序設(shè)置；

任意兩個(gè)胞元結(jié)構(gòu)的連接桿直徑、中環(huán)內(nèi)徑均對(duì)應(yīng)相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梯度點(diǎn)陣吸能結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的胞元層包括三層，分別為上胞元層、中胞元層以及下胞元層；其中：

上胞元層各胞元結(jié)構(gòu)的連接桿直徑、中胞元層各胞元結(jié)構(gòu)的連接桿直徑、下胞元層各胞元結(jié)構(gòu)的連接桿直徑按照從大到小的順序設(shè)置；

任意兩個(gè)胞元結(jié)構(gòu)的夾角?、夾角-?、中環(huán)內(nèi)徑均對(duì)應(yīng)相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梯度點(diǎn)陣吸能結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的胞元層包括三層，分別為上胞元層、中胞元層以及下胞元層；其中：

上胞元層各胞元結(jié)構(gòu)的中環(huán)內(nèi)徑、中胞元層各胞元結(jié)構(gòu)的中環(huán)內(nèi)徑、下胞元層各胞元結(jié)構(gòu)的中環(huán)內(nèi)徑按照從大到小的順序設(shè)置；

任意兩個(gè)胞元結(jié)構(gòu)的夾角?、夾角-?、連接桿直徑均對(duì)應(yīng)相同。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梯度點(diǎn)陣吸能結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上部連接桿的數(shù)量與下部連接桿的數(shù)量、尺寸一致，且每一根上部連接桿與中環(huán)的連接位點(diǎn)均處于相鄰的兩根下部連接桿與中環(huán)的連接位點(diǎn)之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梯度點(diǎn)陣吸能結(jié)構(gòu)，其特征在于，上環(huán)、下環(huán)的幾何形狀為圓環(huán)。

8.一種梯度點(diǎn)陣吸能結(jié)構(gòu)的3D打印方法，其特征在于：以直徑不超過(guò)50微米的球形鎳鈦合金粉末為原材料，采用選區(qū)激光熔化技術(shù)一體成型權(quán)利要求1所述的梯度點(diǎn)陣吸能結(jié)構(gòu)；加工工藝參數(shù)如下：激光功率為250W，掃描速度為1200mm/s，掃描間距為50微米，光斑直徑50微米。