[發(fā)明專(zhuān)利]結(jié)構(gòu)承載與振動(dòng)控制一體化的復(fù)合點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010989840.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112283277A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柏龍;胡明金;陳曉紅;龔程;周曉霞;孫園喜;蒲華燕;彭艷;羅均;謝少榮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F16F3/08
• 分類(lèi)號(hào): F16F3/08;B29C69/02
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616
• 代理人: 劉曉明

本發(fā)明公開(kāi)了結(jié)構(gòu)承載與振動(dòng)控制一體化的復(fù)合點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，包括至少兩夾層板和設(shè)置于兩夾層板之間的芯體；所述芯體為極小曲面點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；所述極小曲面點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)包括在三維空間內(nèi)周期性規(guī)律排列并相互連接的多個(gè)極小曲面點(diǎn)陣單胞；所述極小曲面點(diǎn)陣單胞包括由極小曲面實(shí)體化形成的結(jié)構(gòu)；其制作方法包括以下步驟：s1.利用Matlab軟件繪制極小曲面，獲得極小曲面點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的表面，將所述極小曲面進(jìn)行實(shí)體化處理形成極小曲面點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單胞；將所述單胞在空間內(nèi)陣列后形成極小曲面點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的芯體；s2.選用適宜材料進(jìn)行3D打印制作出所述芯體，并使其與兩夾層固定相連；s3.將熔融態(tài)的阻尼材料灌入所述芯體的空隙中，冷卻定型即可。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種點(diǎn)陣夾層結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)采 用極小曲面點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)作為芯層，采用阻尼材料作為夾層結(jié)構(gòu)空隙填充材料， 有著輕質(zhì)、多孔、高承載及減振等特性，能夠進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動(dòng)的有效調(diào)節(jié)，在 承載振動(dòng)控制一體多功能部件上有廣泛的運(yùn)用前景。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)航空航天、交通技術(shù)的飛速發(fā)展，集承載與振動(dòng)控制于一體的 輕質(zhì)部件的需求也愈發(fā)強(qiáng)烈。在滿(mǎn)足功能要求的條件下，輕量化設(shè)計(jì)能夠大 大減少制造資源與使用中的能源消耗；同時(shí)，將承載與振動(dòng)控制復(fù)合于一體 的多功能部件設(shè)計(jì)也能夠減少功能組件的使用數(shù)量，達(dá)到結(jié)構(gòu)輕量化、系統(tǒng) 簡(jiǎn)單化與節(jié)約資源的目的。專(zhuān)利CN201810615351.1-一種輕質(zhì)空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu) 公布了一種具有高強(qiáng)度的輕量化空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，但其與傳統(tǒng)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)類(lèi)似， 均為設(shè)計(jì)的空間桁架結(jié)構(gòu)，在桿系的交匯節(jié)點(diǎn)處會(huì)形成尖角，導(dǎo)致應(yīng)力集中 現(xiàn)象的產(chǎn)生，進(jìn)而影響到整體的承載特性。專(zhuān)利CN201710227184.9-9-一種點(diǎn) 陣-泡沫填充體夾芯板結(jié)構(gòu)公布了一種具有高強(qiáng)度與優(yōu)良抗沖擊性的填充泡 沫材料的點(diǎn)陣夾芯板結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)仍使用桿系結(jié)構(gòu)為芯體主材，存在應(yīng)力集 中的問(wèn)題，同時(shí)填充材料僅僅增強(qiáng)了其抗沖擊性，功能性單一，運(yùn)用范圍有 限。專(zhuān)利CN201920637765.4-一種吸聲復(fù)合結(jié)構(gòu)單元及具有其的吸聲體陣列 公布了一種具有減振吸聲功能，有效的減少聲音傳播的多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該結(jié) 構(gòu)加工復(fù)雜，體積較大且僅僅具有防護(hù)功能，難以進(jìn)行有效承載。由此可知， 傳統(tǒng)桁架點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)承載性存在缺陷且功能單一，常用減振吸聲結(jié)構(gòu)并不具備 承載性，相較之下集承載與振動(dòng)控制于一體的多功能復(fù)合點(diǎn)陣夾層結(jié)構(gòu)有著 顯著優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

為了降低交通裝備制造與運(yùn)行的資源損耗，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)與汽車(chē)等部件的輕 量化設(shè)計(jì)，并滿(mǎn)足部件承載性的需求；同時(shí)為了減少裝備內(nèi)額外減振功能部 件的使用，實(shí)現(xiàn)器件振動(dòng)控制與整體結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化設(shè)計(jì)。本發(fā)明的目的是創(chuàng) 新性的采用極小曲面結(jié)構(gòu)作為夾層結(jié)構(gòu)芯層主體，避免出現(xiàn)傳統(tǒng)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)節(jié) 點(diǎn)處尖角帶來(lái)的應(yīng)力集中問(wèn)題，提升承載性能；在夾層空隙處填充阻尼材料 以達(dá)到減振效果，進(jìn)行部件的振動(dòng)控制；最終完成功能復(fù)合的點(diǎn)陣夾層結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的集承載與振動(dòng)控制于一體的復(fù)合點(diǎn)陣夾層結(jié)構(gòu)，包括至少兩夾 層板和設(shè)置于兩夾層板之間的芯體；所述芯體為極小曲面點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；所述極 小曲面點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)包括在三維空間內(nèi)周期性規(guī)律排列并相互連接的多個(gè)極小曲 面點(diǎn)陣單胞；所述極小曲面點(diǎn)陣單胞包括由極小曲面實(shí)體化形成的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述芯體內(nèi)結(jié)構(gòu)空隙中填充有阻尼材料。

進(jìn)一步，所述極小曲面為Gyroid極小曲面；所述阻尼材料為硅膠。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種集承載與振動(dòng)控制于一體的復(fù)合點(diǎn)陣夾層結(jié)構(gòu)的制 作方法，包括以下步驟：

s1.利用Matlab軟件繪制極小曲面，獲得極小曲面點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的表面，將所 述極小曲面進(jìn)行實(shí)體化處理形成極小曲面點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單胞；將所述單胞在空間 內(nèi)陣列后形成極小曲面點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的芯體；

s2.選用適宜材料進(jìn)行3D打印制作出所述芯體，并使其與兩夾層固定相 連；

s3.將熔融態(tài)的阻尼材料灌入所述芯體的空隙中，冷卻定型即可。

進(jìn)一步，步驟s1中，所述極小曲面為Gyroid極小曲面，其表達(dá)式為：