[发明专利]具有穿越式回转几何形态的弹性结构件

说明书

技术领域

本发明涉及各种工程与装备结构件的承载应用领域。

背景技术

结构是物质运动的一种形态，是空间受力体系，结构件是受力体系中的一部分,本专利表述专注于结构件而非结构。

在结构及结构件弹性有余而刚性不足时，常难以有效支撑载荷，故人们在实现工程化有效支撑载荷的结构形态时，期望其具备刚柔并济的承载能力（特别是交变与脉冲载荷时的稳定性能力），故常采用弹性材料制成结构件以力求平衡：一方面使弹性结构件分层次与顺序实现弹性；另一方面将弹性结构件叠加或与辅助结构合成，获得过程承载所需的刚性，实现变化载荷的有效承载。如汽车底盘的弓字板托架、板簧即是典型，这一过程的结构件必须首选弹性材料且承载过程，弹性分层次、顺序实现的过渡状态难以均匀、连贯；刚柔平衡点难以确定。

发明内容

鉴于以上传统弹性材料制成的弹性结构件弹性有余而刚性不足、难以有效支撑载荷的缺点，本发明旨在提供一种可实现刚柔并济承载能力的由刚性材料或弹性材料制成的弹性结构件。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

通过结构件具有的穿越式回转的几何形态，其自身可以发生大的或较大的弹性变形，而与材料的弹性能力可以无关（也可以有关）。同时，这种弹性结构件不包括仅受轴向挤压载荷的部分弹簧类结构件，而主要是指在承受弯矩载荷发生过程结构弯曲变形的弹性结构件（如图1），常用于结构的接口或结合部分，可以是自成单元的结构件，也可以是该部分结构件的“芯骨架”——外部包裹其他材料或生成其它结构。

这是一种非传统的弹性结构件。其原理是：通过结构穿越式回转的几何形态,并且主要是由该部分（1-1所指点划线范围）的预变形存储、集成各种材料的弹性能力，特别是集成刚性材料的微弱弹性能力，使之成为可实现刚柔并济承载能力的弹性结构件，结构穿越式回转的几何形态、尺寸大小与穿越通道的空间尺寸大小无关，使之具有近全吻合受力状态的异形结构件特点。

优选地，所述结构件具有单一穿越式回转的几何形态。

优选地，所述结构件具有连续穿越式回转的几何形态。

优选地，所述结构件具有连续并可以大小不一地重复的穿越式回转的几何形态。

优选地，所述结构件具有硬性止档装置或柔性制动装置的穿越式回转的几何形态。

优选地，所述结构件具有穿越式回转几何形态、尺寸大小不受穿越通道空间尺寸大小影响的具有全吻合受力状态的任何异形结构形状。

优选地，所述结构件材料为刚性材料，如非金属材料。

与现有技术相比，本发明的具有如下优点：

1．弹性结构件有了更宽泛的材料力学性能选择，可大幅度拓宽弹性结构件的材料使用范围——即可使用弹性材料，也可使用各种弹性模量较大的刚性材料；即可使用金属材料，也可使用非金属材料。

2．拓宽了结构应用与使用的优化设计思路，为结构件具备刚柔并济的承载功能特性提供了一条易于平衡、易于实现的路径。如弹性托架，柔性悬臂、柔性吸收动能结构（缓冲器）、刮板、弹性卡子、夹子等等。

3．使整体结构柔性化设计受制于静不定系统不确定性的局面得以改善。

4．近全吻合受力状态的异形结构形态特点，可大幅度去除结构件多余的质量，使减重、节能降耗成为必然。

 

附图说明

图1为一种具有单一穿越式回转几何形态的弹性结构件。

图2为一种具有连续穿越式回转几何形态的弹性结构件。

图3为一种具有连续并可以大小不一地重复并有螺旋的穿越式回转几何形态的弹性结构件。

图4为一种具有硬性止动档和柔性制动台的穿越式回转的几何形态的弹性结构件。

图5 为一种具有单一穿越式回转并有螺旋几何形态的弹性结构件。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

本实施例是一种具有单一穿越式回转几何形态的弹性结构件，参见图1。