[發明專利]基于榫卯連結的分離式手性或反手性拉脹結構

在審

• 申請號: 202210978526.1
• 申請日: 2022-08-16
• 公開（公告）號: CN115163718A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 朱一林;高德峰;趙翔;于超;邵永波
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: F16F7/12
• 分類號: F16F7/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開幾種基于榫卯連結的分離式手性或反手性拉脹結構，榫卯連接是我們傳統的木工連結方式，本發明就是利用其優點與傳統拉脹結構進行組合，發明了幾種基于榫卯連結的分離式手性拉脹結構。具體涉及拉脹材料領域以及抗震、隔振、吸能防護等領域。所述拉脹結構由約束單元和被約束單元組成。本發明通過優化傳統拉脹結構單一的連結方式，利用被約束單元的外形特征形成約束單元，保證了拉脹效應。與現有技術相比，本發明的優點是：所述榫卯連結的分離式手性拉脹結構克服了傳統絕大部分拉脹結構的生產只能通過3D打印技術，本發明在保證了抗震以及吸能特性以外，結構的生產不受限制，更易推廣和大面積的使用。

技術領域

本發明涉及拉脹材料領域以及抗震、隔振、吸能防護等領域，更確切地說，是涉及幾種基于榫卯連結的分離式手性或反手性拉脹結構。

背景技術

近年來，隨著我國交通運輸和工程建設等領域蓬勃發展，各種工程事故同時也是經常發生，類似于爆炸，沖撞，突然倒塌等，這些事故嚴重危害到公民個人的生命財產安全，因此對材料的性能也就提出了更高的要求，急切需要一種具有良好的抗震吸能防護的材料，同時能夠大面積生產，大面積應用。

比起傳統材料，拉脹材料不管是在抗震，隔振，吸能方面，其力學性能都是優于傳統材料，正是因為拉脹材料這些良好的力學性能，所以近幾年對拉脹材料的研究也取得了一些不錯的成就，提出了一些拉脹結構，但是大部分拉脹結構僅僅停留在理論階段，能夠應用到實際工程中的少之又少，很大一部分原因就是其不易生產，大部分只能通過3D打印去完成，很明顯靠3D打印將其應用到實際工程中是不現實的。

基于榫卯連結的分離式手性或反手性拉脹結構的提出能夠解決這一問題，該結構在保證了負泊松比效應的同時，兼顧了其生產的方便。榫卯連接是我們傳統的木工連結方式，正是利用了這一點，簡化了我們的結構。其構造簡單，經濟，力學模型明確，最重要該結構方便生產，這是很重要的一點，易于生產，就意味著能夠大面積的使用，這在實際工程中將其作為抗震，隔振，吸能防護結構是很容易實現的。

同時拉脹材料作為超材料的一種，因其獨特的負泊松比效應，可以表現出理想的機械性能，在抗凹陷、抗剪切、能量吸收、振動控制、同向行為、增強彈性等方面明顯優于傳統材料，在國防、航空、建筑等領域發揮著不同的作用。

發明內容

為解決現有大部分拉脹結構生產困難的問題，本發明的目的在于提出幾種基于榫卯連結的分離式手性或反手性拉脹結構，本發明通過將類似的被約束單元在平面上進行組合并環狀排列，使其在平面上形成具有拉脹效應的基本結構，然后將所有的被約束單元通過約束單元進行連結，將其固定在一起，充分利用了榫卯連結的特點，利用連結的自身特性保證了在X方向以及Y方向的負泊松比效應，同時該結構生產簡單，為其在各種抗震，隔振，吸能防護工程中的應用提供了先決條件。

本發明的實施例可以這樣實現：

本發明的實施例提供幾種基于榫卯連結的分離式手性或反手性拉脹結構，其特征在于：所有基礎單元由平面內的約束單元以及被約束單元組成，每個被約束單元之間不設連接件，被約束單元在平面上呈環狀排列，利用約束單元，將被約束單元兩兩一對的組合進行約束，組成該結構的基本單元，利用結構特性，使其能夠彼此約束固定。

所述被約束單元全部為結構外形一模一樣的單元，所述約束約束單元是根據被約束單元在平面上形成的環狀外形所確定，結合榫卯的連結的方式形成的。

所述的被約束單元包括外手臂，長內手臂，短內手臂，連接臂組成，其中外手臂與長內手臂之間相互垂直。

所述的約束單元是沿著連接臂以及短內手臂進行布置，其形狀根據環狀數量不同而改變。

所述基本單元之間可以采用手性或者反手性的連接方式。

本發明的原理在于：