[发明专利]夹芯吸能装置

说明书

技术领域

本发明涉及吸能技术，特别是一种夹芯吸能装置。

背景技术

空间点阵夹芯吸能结构是一种通过塑性大变形来耗散冲击载荷能量的有效吸能结构。夹芯结构一般为多孔金属结构。与传统单层板相比，面板夹芯结构具有较高比强度、比刚度，同时具有减震、隔温、吸声等功能。在满足力学性能要求的情况下减轻了结构重量，降低了成本。面板夹芯结构通常用于轻质化结构的优化设计，在工程中有着大量应用。

传统的点阵夹芯板一般通过结构件的塑性大变形吸能。目前比较普遍的夹芯结构有：蜂窝型、波浪型、金字塔型等。优化点阵夹芯板的方法一般分为两类：一类是通过改变夹芯空间结构达到优化目的；另一类是通过改变芯材的材质来优化吸能效果，比如芯材为泡沫、实心陶瓷等材料来提高吸能性能，可提高原有结构的吸能效果。

传统点阵夹芯板以及泡沫夹芯板主要通过面板与夹芯材料塑性变形的方式吸收能量，夹芯板具有一定的强度和刚度，但是整体吸能效果不理想。而夹芯材料为实心时，吸能效果明显提高，但是结构的抗振性能较差。因此，现有的夹芯板结构不能同时满足结构的强度、刚度、抗振、抗冲击吸能性能。

发明内容

本发明提供一种夹芯吸能装置，用于克服现有技术中的缺陷，在保持传统夹芯板原有的优良性能基础之上，提高夹芯吸能装置的抗振和抗冲击能力。

本发明提供一种夹芯吸能装置，包括上面板、下面板、侧板以及芯板层，所述芯板层填充在所述上面板、下面板、侧板围设形成的密闭空间内，其特征在于，所述芯板层包括脆性爆破层和嵌设在所述脆性爆破层内的芯材；所述芯材与所述脆性爆破层之间填充有剪切增稠流体材料。

作为优选方案：

所述芯材包括多根芯材棒，且所述芯材棒布置呈空间点阵状。

作为上述优选方案的实施例一：

所述芯材由多个第一节点单元彼此连接呈网状；每个所述第一节点单元包括三根以上呈空间形状布置的芯材棒，所述芯材棒的一端均连接在同一个节点上，所述芯材棒的另一端分别连接在与该节点相邻且方向相对的不同节点上；位于上方的所述节点与所述上面板连接，位于下方的所述节点与所述下面板连接。

作为上述优选方案的实施例二：

所述芯材包括多个彼此分离的第二节点单元，所述第二节点单元包括三根以上呈空间形状布置的芯材棒，所述芯材棒彼此交叉于同一个节点，所述节点均位于所述芯材棒的中部，所述芯材棒的一端均与所述上面板连接，所述芯材棒的另一端均与所述下面板连接。

上述实施例中：

所述脆性爆破层材质为陶瓷。

进一步地，所述剪切增稠流体材料为STF。

特别是，所述上面板、下面板的材质为金属、陶瓷或塑料，所述侧板的材质为金属。

本发明提供的夹芯吸能装置，当吸能装置经受物体冲击时，上面板、下面板、芯材结构变形，同时芯材变形导致剪切增稠流体材料粘性急剧上升，通过粘性耗散能量，同时使得结构具有良好的抗振性能；另外脆性爆破层也吸收一部分弹性变性能，进一步增加吸能能力；当吸能装置经受子弹侵撤时，面板及侧板首先吸能，之后子弹侵彻脆性爆破层，导致脆性爆破层碎裂，进一步吸收子弹能量；同时脆性爆破层变形过程中导致剪切增稠流体材料快速流动，通过粘性耗散能量；提高夹芯吸能装置的抗振和抗冲击能力；通过前期的初步实验结果，该结构相比于未填充的夹芯结构，冲击吸能能力提高50％以上，抗侵彻能力提高70％以上，抗振能力提高50％以上。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的夹芯吸能装置的截面图；

图2为本发明实施例二提供的夹芯吸能装置中芯材的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的夹芯吸能装置中芯材的结构示意图；

图4为本发明实施例四提供的夹芯吸能装置中芯材的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供一种夹芯吸能装置，该装置包括封装面板1以及封存在封装面板1内部密闭空间内的芯板层2，芯板层2由芯材21和填充于芯材21与封装面板1内部的密闭空间之间的脆性材料形成；其中，封装面板1包括上面板11、下面板12、侧板13，芯板层2填充在上面板11、下面板12、侧板13围设形成的密闭空间内，芯板层2包括脆性爆破层23和嵌设在脆性爆破层23内的芯材21；芯材21与脆性爆破层23之间填充有剪切增稠流体材料22。