[实用新型]一种抗压微桁架夹层结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及飞机结构设计技术领域，具体而言，涉及一种抗 压微桁架夹层结构。

背景技术

微桁架夹层结构一般由上下两层面板和中间的梁式矩阵结构组 成，上下两层面板起到分散载荷的作用，主要载荷由中间的梁式矩阵 结构承受。梁式矩阵结构的单胞是一种由直杆组成的具有三角形单元 的平面或空间结构，主要由杆件承受轴向拉力或者压力，从而充分利 用材料的强度，起到节省材料，减轻自重和增大刚度的作用。

微桁架夹层结构一般承受垂直于面板的载荷效率较高，然而缺点 也很明显。当施加不垂直于面板的载荷，或者施加不均匀的载荷，局 部杆件承受较大载荷，会导致局部杆件不承载，另一部分杆件总体失 稳，从而大大损伤微桁架夹层结构的整体承载能力。

随着3D打印技术日益完善，微桁架夹层结构作为一种多功能一 体化轻质结构具有优良的面内、面外力学性能、良好的导热散热性能 和较强的可设计性，近年来受到了广泛关注。而何种微桁架拓扑布置 方案最适合何种多功能设计的具体要求成为研究的热点问题。

现在亟需解决的技术问题是如何设计一种微桁架夹层结构，以弥 补上述现有技术中存在的技术上的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术中的不足，提供一种结 构简单合理、具有优良的面内、面外力学性能、良好的导热散热性能 和较强的可设计性的抗压微桁架夹层结构。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：一种抗压微桁架夹层 结构，包括两层面板以及位于两层面板之间的梁式矩阵结构，梁式矩 阵结构由多个相互连接的单胞构成；每个单胞为由多个等长的竖直 杆、斜杆以及水平杆连接构成正八面体结构；每个单胞中的一个顶点 通过水平杆连接异于一个相邻的顶点，与上述一个顶点相邻的第二顶 点通过水平杆连接异于上述第二顶点相邻的顶点，两水平杆相交构成 十字架结构；斜杆为构成单胞的正八面体结构的杆结构；竖直杆垂直 于十字架结构所属平面并与斜杆的中点位置相交。

上述方案中优选的是，梁式矩阵结构中每两个相邻的单胞通过共 用斜杆实现单胞之间的连接，通过单胞的连接实现空间的梁式矩阵结 构。

上述任一方案中优选的是，构成单胞的斜杆长度相等，定义：竖直杆的长度为b，斜杆的长度为a，其中，这样设计的单胞方便单胞之间的相互连接，并且将单胞设计为正多面体的结构，使结构受力更稳定。

上述任一方案中优选的是，竖直杆垂直于面板。不仅上述斜杆构 成的正多面体结构受力，竖直杆与板面垂直，同样可以分担面板给予 梁式矩阵结构的载荷。

上述任一方案中优选的是，十字架结构所属平面与面板所属平面 互相平行。这样就限定了梁式矩阵结构与面板连接处为单胞的顶点， 单胞顶点之间设置有空隙，保障即使不是平板结构的面板同样可以达 到同样的加载效果。

上述任一方案中优选的是，单胞以增材制造技术制造而成。

本实用新型所提供的抗压微桁架夹层结构的有益效果在于，结构 简单，制造方便，装置稳定性高，安全可靠，为多功能类桁架夹层结 构的设计提供了备选方案，尤其适用于承受面外法向压缩载荷的情 况，单胞能承受的力都是均匀的，因此在承载方向上进行叠加，可承 受各个方向的载荷，具有较强的承载能力和力学可设计性；稳定性较 好，不容易变形，因此配合异形面板，具有良好的适应性，而不损失 其力学特性。

附图说明

图1是按照本实用新型的抗压微桁架夹层结构的一优选实施例 的结构示意图，其中，构成梁式矩阵结构的单胞为两个；

图2是按照本实用新型的抗压微桁架夹层结构的图1所示实施例 的单胞的结构示意图；

图3是按照本实用新型的抗压微桁架夹层结构的图2所示单胞结 构的俯视示意图；

图4是按照本实用新型的抗压微桁架夹层结构的图2所示单胞结 构的侧视示意图；

图5是按照本实用新型的抗压微桁架夹层结构的梁式矩阵结构 的结构示意图，其中，构成梁式矩阵结构的单胞数量为四个；

附图标记：

1-梁式矩阵结构、2-单胞、3-竖直杆、4-斜杆、5-水平杆、6- 面板。

具体实施方式