[发明专利]一种金属与非金属结合的仿生贝壳材料结构

说明书

本发明涉及一种金属与非金属结合的仿生贝壳材料结构，由结构硬层和结构支撑体组成；结构硬层和结构支撑体交错层叠，形成具有多层结构硬层和结构支撑体的复合结构；所述结构硬层的形成方式为：将固定尺寸的长方体按照行与列均匀开槽，形成间隔空槽的规则排列的小长方体结构单元，小长方体结构单元与其间的空槽构成结构硬层；所述结构支撑体的形成方式为：结构支撑体均匀分布在结构硬层上且与结构支撑体之间的间隙均匀，间隙内为非金属填充；相邻的结构硬层之间按照固定规则排列的方式排列。本发明的仿生贝壳结构在提高材料强韧性以及抗冲击性能方面具有极大的优势，在轻量化与抗震性方面具有较大的突破，该材料可运用于航空航天、汽车等领域。

技术领域

本发明涉及一种抗动态冲击的模型结构，具体涉及一种金属与非金属结合的仿生贝壳材料结构。

背景技术

现今的日常生活中，林林总总的汽车越来越注重轻量化，以此来节能减排，在轻量化的同时，安全性能也极为重要，防撞梁的作用即为抗震，在受到外力冲击时保护汽车以及车内人员，设备的安全。

目前，由于传统方法的缺点以及材料本身的属性，传统方法制造出的匀质金属材料的强度、抗冲击性能已达到瓶颈。因此，开发出新方法，制造新型结构金属材料己经迫在眉睫。仿生贝壳材料因其独有的砖-泥结构方式，拥有较好的冲击强度与韧性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于抗动态冲击的结构模型，以贝壳经典结构为基础，设计出仿生贝壳结构，具有轻量化与抗震性好的特点。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种金属与非金属结合的仿生贝壳材料结构，仿生贝壳材料结构由结构硬层和结构支撑体组成；结构硬层和结构支撑体交错层叠，形成具有多层结构硬层和结构支撑体的复合结构；

所述结构硬层的形成方式为：将固定尺寸的长方体按照行与列均匀开槽，形成间隔空槽的规则排列的小长方体结构单元，小长方体结构单元与其间的空槽构成结构硬层；

所述结构支撑体的形成方式为：结构支撑体均匀分布在结构硬层上且与结构支撑体之间的间隙均匀，间隙内为非金属填充；

相邻的结构硬层之间按照固定规则排列的方式排列，所述的固定规则排列为后一层的结构硬层或结构支撑体的排布方向为相对与前一层的结构硬层或结构支撑体在水平面内旋转一定角度；

所述仿生贝壳材料结构从内而外依次至少包括第一层结构硬层、第一层结构支撑体、第二层结构硬层、第二层结构支撑体。

所述的结构支撑体与结构硬层之间为完整接触，以增强模型的抗冲击性能。

所述的第一层结构硬层与第二层结构硬层主要用于承受冲击力。

所述的第一层结构支撑体主要用于支撑第一层结构硬层，所述的第二层结构支撑体主要用于支撑第二层结构硬层。

间隙内填充的非金属填充主要用于吸收冲击波，以及起到缓冲作用。

所述的固定规则排列为，每一层的结构硬层或结构支撑体排布完成后，按相同的方式制作其后一层的结构硬层或结构支撑体，但后一层的结构硬层或结构支撑体的排布方向为相对与前一层的结构硬层或结构支撑体在水平面内旋转一定角度。

优选的，所述的一定角度为90度。

所述的结构支撑体的形状为长方体或圆柱体以及长方体和圆柱体混合支撑。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种金属与非金属结合的仿生贝壳材料结构，通过研究天然贝壳材料，仿照其结构特点生产出仿生结构，由包含硬层(金属层)与软层(非金属层)的仿生贝壳类结构组成。