[实用新型]多面内凹金字塔型负泊松比空间点阵结构及其承压板架

说明书

本实用新型属于耐压或承压或支撑结构领域，尤其涉及一种多面内凹金字塔型负泊松比空间点阵结构及其承压板架。基于该结构可使用弹性材料制作支撑用耐压或者承压结构，提高整体的耐压承压能力避免结构破坏；基于该结构可使用弹性材料或者塑形制作双端约束的承压结构(桥、平板等)，在中间承压过程中，位于上下支撑面上的辅助支撑线能够抵挡承压结构截面厚度变薄，防止承压结构折断，提高其承压能力，基于该结构可使用塑性材料制作的增强防护以及缓冲结构，具有质量轻便但强度高的特点，有效避免瞬间冲击破坏以及缓冲结构后续承载力下降等问题。

技术领域

本实用新型属于承压或支撑结构领域，尤其涉及一种多面内凹金字塔型负泊松比空间点阵结构及其承压板架。

背景技术

在我们所常见的材料当中，其泊松比(Poisson's ratio)的范围，大部分都是在0到 0.5之间，然而大部分材料的泊松比则在0.2到0.4之间。尽管如此，仍然存在有少数的材料具有负泊松比(negative Poisson’s ratio)的性质，例如：单晶硫化矿(single crystalpyrite)的泊松比为-0.14。同时，从理论的观点来看，负泊松比的特殊性质早在1968年由B.M.L利用弹性应变能理论所证明，同向性材料的泊松比范围为-1＜v＜0.5。而非同向性材料的泊松比范围则必须符合：v_ij≤(E_i/E_j)/2及v_ijE_j＝v_jiE_i的条件。传统材料当沿着一个方向拉伸时，其横截面会随着拉伸而减小。而对于负泊松比材料，横截面会随着拉伸而增大。受上述物理现象的启发，人们将适当角度的多层复合材料作对称排列，由于各层之间的牵制作用，便能造成在厚度方向的负泊松比效应，这一类材料的负泊松比效果亦非其本身的材料性质，而是由于复合材料薄板之间的多层效应。例如申请号为201310566039.5 的一种负泊松比结构部件，提供了一种用于衬套、悬挂以及缓冲块等的负泊松比结构，具有较好的载荷刚度以及动力特性，但其结构简单，整体的负载能力有限，且仅适用于单一方向的载荷处理，在复杂受力环境下无法良好应用。

承压板架是日常生活中经常涉及的结构，用于缓冲、防护等各个方面，出于减轻结构质量、提高结构性能的目的，人们设计了多种多样的产品和结构，但随着实际生活的需要以及人们对产品性能要求的不断提高，现有的结构或产品其性能或使用体验越来越无法满足使用者的要求，特别是传统的通过整体弹性变形等原理设计或者制造的承压板架，其受力后变形较大、极限负载较低，一旦超过其变形或者承载能力，将会发生结构或者材料破坏，同时在结构局部受力时无法有效分散载荷，因此常用的承压结构和产品经常发生局部或者内部结构材料挤压变形、破坏等问题，为解决上述问题，人们受负泊松比特性启发提出了许多具有负泊松比性能的结构，例如申请号为201310566039.5的一种用于车辆等其他应用中的负泊松比结构，具有质量轻、成本低、非线性动态响应好等特点，但其主要用于提高单一方向的承压变形能力，沿载荷作用力方向性能良好，但无法应对多方向的应力作用，且机构强度较低，受力时变形过大，对承载面的稳定性造成一定不利影响；申请号为201610928511.9的一种用于化工、医疗、军事等领域的三维负泊松比周期性多孔材料，其具有多相负泊松比特性以及耗能和吸音效果，但由于其结构特性，在受力过程中，其第一类单体结构的上下层的十字结构会相互靠近，四周的弧形结构会向内弯曲，而第二类单体结构的上下层十字结构会相互远离，弧形结构则会向外弯曲，导致各层之间结构变化的方向以及变形量各不相同，第一类相互靠近的十字结构由于其间隔很近，因此留下的变形空间不足，容易发生第一类单体结构内部抵死，而第二类单体结构仍有较大变形空间的不均匀现象，在实际应用时，多层结构件相互作用力复杂，载荷分布不均匀，上述变形以及空间分布的局限性容易导致整体结构失去其承压变形的能力，各单体结构以及各层之间利用率差别过大，结构变形以及受力不均匀，不能有效利用全部资源，因此在载荷较大、载荷状况复杂的情形下不能较好的实现预期技术效果。

实用新型内容