[发明专利]一种形内自相似梯度层级类蜂窝夹芯结构

说明书

一种形内自相似梯度层级类蜂窝夹芯结构，包括多组胞元结构，各组胞元结构依次排列连接组成蜂窝夹芯结构，所述胞元结构包括是由四个一级六边形胞元围合成的八边形结构，本发明用于解决蜂窝夹芯在面内承载能力较差和吸能缓冲能力不足等问题。

技术领域

本发明涉及一种形内自相似梯度层级类蜂窝夹芯结构。

背景技术

随着夹层结构在工程领域的不断推广和应用，人们对蜂窝夹层结构的力学性能提出了更高的要求，传统蜂窝在面内承载力不足以及在面内吸能缓冲能力不足等问题急需得到解决。近年来，人们开始从大自然寻求解决方法，从仿生学角度提出的组合型蜂窝和层级蜂窝结构等新结构和新概念一经提出便引起了人们的广泛兴趣和研究。经研究证明，这些新的结构设计方法的确能在一定程度上解决目前所面临的问题，仿生学设计理念也为工程结构创新优化设计提供了新的途径。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种形内自相似梯度层级类蜂窝夹芯结构，用于解决蜂窝夹芯在面内承载能力较差和吸能缓冲能力不足等问题。

为了解决上述问题，本发明要解决的技术方案为：

一种形内自相似梯度层级类蜂窝夹芯结构，包括多组胞元结构，各组胞元结构依次排列连接组成蜂窝夹芯结构，所述胞元结构包括是由四个一级六边形胞元围合成的八边形结构。

在一级六边形胞元内设有两个二级六边形胞元。

在二级六边形胞元内设有两个三级六边形胞元。

一级六边形胞元壁厚、二级六边形胞元壁厚和三级六边形胞元壁厚依次减小或者依次增加。

本发明的技术效果为：

1、通过层级设计提升了蜂窝夹层结构胞元利用空间，提升了蜂窝夹芯整体刚度，从很大解决了蜂窝夹芯的面内承载性能不足的问题。

2、当蜂窝夹芯受到面内载荷冲击时，各级六边形胞元设置会使其平台应力会有较大提升，从而提升了蜂窝夹芯面内能量吸收能力。

3、当蜂窝夹芯受到面外冲击载荷作用时，能量耗散主要由两部分组成，一是蜂窝薄壁弯曲能散耗，二是各六边形胞元的薄膜能散耗。

4、由于本专利是通过由外向内设置的三级结构，使得各六边形胞元内部“十”字型、T字型和Y型单元数量大幅度增加，使得该层级类蜂窝夹芯在受到面外载荷冲击时蜂窝夹芯比能量吸收大幅提升。

5、各级六边形胞元壁厚依次减小或者增加，使得可以通过改变各级胞元级壁厚来改善碰撞过程中的峰值应力和吸能效率；当该层级六边形胞元壁厚呈正梯度变化时，层级蜂窝夹芯的面内承载力会因为整体骨架强度提高而提升，当其胞元壁厚呈负梯度变化时，在面内冲击过程中可以大幅降低冲击峰值应力，对于如何进行梯度设计应根据实际工程需要而定。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为各级六边形胞元的主视结构示意图；

图2为各级八边形结构的主视结构示意图；

图3为各级蜂窝夹芯结构的主视结构示意图。

图中：一级六边形胞元1、二级六边形胞元2、三级六边形胞元3。

具体实施方式

如图1到3所示，一种形内自相似梯度层级类蜂窝夹芯结构，包括多组胞元结构，各组胞元结构依次排列连接组成蜂窝夹芯结构，所述胞元结构包括是由四个一级六边形胞元1和成的八边形结构。

在一级六边形胞元1内设有两个二级六边形胞元2。

在二级六边形胞元2内设有两个三级六边形胞元3。

一级六边形胞元1、二级六边形胞元2和三级六边形胞元3之间是通过胶水粘接，一级六边形胞元1壁厚、二级六边形胞元2壁厚和三级六边形胞元3壁厚依次减小或者依次增加。再对梯度减小或者增加类蜂窝夹芯胞元结构的短斜边进行黏结扩展，形成具有一定胞元数量的形内自相似梯度层级类蜂窝夹芯结构。