[發明專利]折成吸能管的單自由度可無限擴展剪紙結構及其擴展方法

在審

• 申請號: 202110720276.7
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113446343A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 楊富富;林維煒;陳昆精;張俊
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: F16F7/12
• 分類號: F16F7/12;B60R19/02;B61F19/04;B64D45/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳方淮;蔡學俊

本發明涉及一種折成吸能管的單自由度可無限擴展剪紙結構及其擴展方法，包括一類具有3個連接邊的三角形模塊和一類具有4個連接邊的六邊形模塊，處于非邊緣的三角形模塊的底邊與另一個三角形模塊的底邊相連，處于非邊緣的六邊形模塊的上底邊與另一個的上底邊相連，處于非邊緣的六邊形模塊的下底邊與另一個的下底邊相連；處于非邊緣的六邊形模塊的右下腰邊與一個三角形模塊的左側邊相連，其左下腰邊與另一個三角形模塊的右側邊相連；依次連接形成單閉環的4個六邊形模塊和2個三角形模塊之間將產生1個鏤空四邊形，組成剪紙結構的基礎單元；該剪紙結構在連接邊處設立轉動副，在折展過程中為單自由度，具有操作性好，可重復收攏展開性好的優點。

技術領域

本發明涉及一種折成吸能管的單自由度可無限擴展剪紙結構及其擴展方法。

背景技術

在實際工程中，例如汽車、飛機、火車等，廣泛應用到薄壁管吸能裝置來吸收沖擊能量，以減少碰撞事故的破壞。在過去的幾十年里，車輛中的吸能裝置大多是應用方管和圓管，但這些管子并不具有良好的防撞性能。因此有人提出將折紙圖案加入結構中，來改善管子的吸能性能。在這些折紙圖案中，鉆石型圖案能明顯改善管子的吸能性能。

折紙圖案的吸能管由于板塊間的連接多為塑料鉸鏈，提供了良好的吸能性，板塊為簡單圖形的工藝件易于制造。但是由于整體結構的連接是類似折紙折痕，這使得在從基礎工藝件組裝成管狀結構時難以加工，所以這種折紙圖案吸能管難以得到廣泛應用。

發明內容

鑒于現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種折成吸能管的單自由度可無限擴展剪紙結構及其擴展方法，不僅結構合理，而且可重復收攏展開性好。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：折成吸能管的單自由度可無限擴展剪紙結構，包括一類具有3個連接邊的三角形模塊和一類具有4個連接邊的六邊形模塊，兩類模塊設置若干經連接邊對接，六邊形模塊包括有上底邊、下底邊，與下底邊相鄰的左下腰邊、右下腰邊，與上底邊相鄰為左上腰邊、右上腰邊，其中兩底邊、左下腰邊及右下腰邊作為連接邊，三角形模塊的三邊均作為連接邊，上述連接邊處于剪紙結構非邊緣時連接且僅連接兩個相鄰模塊，處于非邊緣的三角形模塊的底邊與另一個三角形模塊的底邊相連，且這兩個三角形模塊完全相同；處于非邊緣的六邊形模塊的上底邊與另一個六邊形模塊的上底邊相連，處于非邊緣的六邊形模塊的下底邊與另一個六邊形模塊的下底邊相連，且這兩個六邊形模塊完全相同；處于非邊緣的六邊形模塊的右下腰邊與一個三角形模塊的左側邊相連，其左下腰邊與另一個三角形模塊的右側邊相連；依次連接形成單閉環的4個六邊形模塊和2個三角形模塊之間將產生1個鏤空四邊形，組成剪紙結構的基礎單元，其中該四邊形始終由該四個六邊形模塊中相鄰的上腰邊組成，且沿水平方向連續布置；展開呈平面狀態下，多個鏤空四邊形呈現“井”字型排布；所有模塊連接邊上均設于轉動副以活動連接，且連接邊兩兩重合。

進一步的，所述三角形模塊底邊與六邊形模塊下底邊處于同一水平線上，所述六邊形模塊的左上腰邊與左下腰邊相鄰，右上腰邊與右下腰邊相鄰，下底邊與左、右兩下腰邊的夾角分別為左底角、右底角，上底邊與左、右兩上腰邊的夾角分別為左頂角、右頂角，兩條左腰邊的夾角為左腰角，兩條右腰邊的夾角為右腰角。

進一步的，所述三角形模塊與六邊形模塊各邊長度滿足以下條件①：同類模塊完全相同，即所有三角形模塊完全相同，所有六邊形模塊完全相同；六邊形模塊的左下腰邊與三角形模塊的右側邊等長，六邊形模塊的右下腰邊與三角形模塊的左側邊等長；整體結構展開呈平面狀態下，所有三角形模塊頂角的角平分線垂直于任意相鄰六邊形模塊的上底連接邊；該條件下的基礎單元中心對稱，其鏤空的四邊形為菱形且整體結構中的菱形全等。