[实用新型]一种机械性能可调的桁架结构

说明书

本实用新型实施例公开了一种机械性能可调的桁架结构，包括由若干“Z”字形结构的支撑杆镜像连接组合而成的二维框架单元，所述“Z”字形结构的支撑杆的具有相同的设计角。采用本实用新型，实现了通过调整设计模型的几何参数来调整和控制桁架结构的机械性能，本实用新型还能够设计和制造具有很高孔隙率和具有负泊松比特性的特殊应用材料，可广泛应用于医疗人造骨结构、航天航空等领域。

技术领域

本实用新型涉及一种力学框架结构，尤其涉及一种机械性能可调的桁架结构。

背景技术

在现有技术中，涉及到轻量化的力学结构多以多孔结构为主，如在制备多孔陶瓷材料的方法中，一般使用包括发泡法、模板法和造孔剂法等。发泡法获得的多孔支架气孔孔径难以控制，孔隙之间的贯通性较低。造孔剂法操作简便易行，是一种常用的制备多孔陶瓷材料的方法。造孔剂法是将造孔剂与浆料混合形成支架模型，再以溶出或煅烧的方式去除造孔剂，从而获得多孔材料。常用的造孔剂主要有盐颗粒(包括碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵等高温可分解盐类)、淀粉颗粒等，所得结构存在孔数过多时存在材料机械强度减小，且存在断裂的风险，而孔数过少时，其分布不均匀，达不到高的孔隙率。此外，现在技术中的多孔结构以及桁架结构其机械性能一般难以按需调节，或是不能调整，不能适用于多种应用场合。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种机械性能可调的桁架结构及其制造方法。可极大地提高桁架结构的孔隙率，并达到轻量化高强度的结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种机械性能可调的桁架结构，包括由若干“Z”字形结构的支撑杆镜像连接组合而成的二维框架单元，所述“Z”字形结构的支撑杆具有相同的设计角。

进一步地，所述“Z”字形结构由三段等长的所述支撑杆构成。

所述设计角为锐角，可产生负泊松比效应。

更进一步地，包括三维结构单元，所述三维结构单元为六面体结构，所述二维框架单元构成所述六面体结构。

更进一步地，所述六面体结构中相邻的所述二维框架单元具有共享边。

更进一步地，包括多个所述三维结构单元，相邻的所述三维结构单元之间使用同一个所述二维框架单元。

作为另一种方案，包括三维结构单元，所述三维结构单元由三个所述二维框架单元组成，且两两之间形成同心、正交连接关系。

更进一步地包括多个所述三维结构单元，相邻的所述三维结构单元之间具有相同的正交的两个所述二维框架单元的支撑杆。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：本实用新型具有负泊松比特性和较高的孔隙率，同时实现了通过调整设计模型的几何参数来调整和控制桁架结构的机械性能，本实用新型能够设计和制造具有很高孔隙率和具有负泊松比特性的特殊应用材料，可广泛应用于医疗人造骨结构、航天航空等领域。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例中的单个三维结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例多个三维结构形成的结构示意图；

图3是本实用新型第一实施例进行测试的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实用新型实施例的一种机械性能可调的桁架结构，包括了若干“Z”字形结构的支撑杆，支撑杆的镜像连接组合而成的中心对称的二维框架单元，“Z”字形结构的支撑杆的上下支撑杆为平行结构，具有相同的长度L 以及设计角α。