[发明专利]连续纤维增强复合材料多层级轻质结构、设计及制造方法

权利要求书

1.连续纤维增强复合材料多层级轻质结构，其特征在于：包括具有方形几何图形的田字晶格胞元，由横梁与纵梁组成；胞元内部填充角度为±45的双对角线，其中每一组双对角线都关于它们之间横纵梁交点连线对称平行；双对角线以周期性平行分布，周期长度为沿横纵梁方向的胞元边长，且周期根据胞元数目选定；胞元结构为中心对称的图形，其中对角单元格中的结构形式相同，分别形成角度为±45双对角线互相交叉状结构，和由4条长度相等的横纵梁与单元格4角形成三角形，整体呈现八角蜂窝结构；

所述的连续纤维增强复合材料多层级轻质结构的设计方法，包括以下步骤：

a)定义XOY平面内成型结构的横纵梁周期函数、双对角线周期函数：

横梁函数：

其中m1为正整数，代表横梁数目，且取值数不少于3个；L为胞元中最小正方晶格的轮廓边长；x_m1为在相同轮廓边长时对应每个m1所形成的横梁；

纵梁函数：

其中m2为正整数，代表纵梁数目，且取值数不少于3个；y_m2为在相同轮廓边长时对应每个m2所形成的纵梁；

双对角线函数：

y＝-x+S+2m₃L

y＝-x+2L-S+2m₄L

y＝x+L+S-2m₅L

y＝x-L-S-2m₆L

其中m3,m4,m5,m6为整数，定义函数的不同截距，其取值范围由上述步骤a中横梁与纵梁的函数确定，由步骤c计算得到；S定义为函数的最小截距；

b)设计确定胞元外轮廓尺寸L，内部分参数S的取值范围为(0,L/2)；

c)对周期分布的系数m_i进行约束取值，获得几何参数化后的多层级连续纤维复合材料轻质结构拟定轮廓与填充结构；在XOY平面内求取外轮廓横梁与纵梁的交点作为斜梁约束点和内部横纵梁的约束边界，利用横纵梁函数、斜梁函数确定其在轮廓内的分布，其约束条件如下：

所述的胞元结构通过几何阵列成型至少4个胞元组成的零件。