[发明专利]引入平方函数曲边的负泊松比蜂窝胞元及多胞结构

说明书

本发明公开了一种引入平方函数曲边的负泊松比蜂窝胞元及多胞结构，其特征在于：包括两条对称设置且向对称轴内凹的平方函数曲边；各平方函数曲边的两端均分别连接一条等长直边，两直边平行设置，使得两平方函数曲边和两直边间隔设置并首尾连接形成封闭结构。多个所述胞元在横向复制连接延伸，且多个胞元在竖向通过共享曲边的方式相互交错连接。能够实现更好的吸能能力以及更低的峰值冲击力。

技术领域

本发明涉及力学超材料领域，尤其涉及一种引入平方函数曲边的负泊松比蜂窝结构。

背景技术

汽车的碰撞安全行已成为目前国内外研究的热点，因此相关的吸能结构和材料也越来越得到重视。其中，蜂窝材料由于其质量轻、稳定性好等特点，具有非常广阔的前景，相比于传统实体材料，蜂窝材料可以从其内部拓展新的设计维度，通过改变内部的结构和排列方式都可影响其性能。而负泊松比结构就是改变其内部结构形式所形成的一种特殊的结构，其结构特殊的负泊松比效应，即材料受到拉伸时垂直于拉伸方向变宽，受到压缩时垂直于压缩方向变窄的效应，使其拥有了轻质、隔振、高吸能、高阻尼等特性，并有望成为航天、汽车、军事等领域不可缺少的材料之一。

在冲击载荷作用下，不同的胞元结构形式将对材料局部动态力学行为产生显著影响。目前对负泊松比结构的冲击性能的研究主要集中于蜂窝结构内凹六边形结构上面，而内凹六边形目前主要有传统直边以及正弦曲边这两种为主。但是通过对比发现，传统六边形结构以及申请人自身提出的正弦曲边结构在吸能能力以及峰值冲击力上均存在改进空间。

发明内容

本发明鉴于以上的技术问题，提出了一种引入平方函数曲边的负泊松比蜂窝胞元及多胞结构，实现更好的吸能能力以及更低的峰值冲击力。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种引入平方函数曲边的负泊松比蜂窝胞元，其特征在于：包括两条对称设置且向对称轴内凹的平方函数曲边；各平方函数曲边的两端均分别连接一条等长直边，两直边平行设置，所述胞元中各平方函数曲边和相邻的直边构成的夹角小于90度，使得两平方函数曲边和两直边间隔设置并首尾连接形成封闭结构。

上述技术方案中，所述平方函数曲边的一部分为从平方函数中提取的一段；所述一段经复制后180度旋转连接在所述一段的尾部成为另一段，所述另一段长度为所述一段的两倍；所述另一段以竖直方向轴对称或镜像得到第三段，第三段尾部与所述一段的头部连接形成一条整体的左右对称的平方函数曲边。

上述技术方案中，所述平方函数曲边的一部分为从平方函数y＝A·x²中提取的一段，A为平方函数的系数，A取值范围为(0,0.32)。

上述技术方案中，所述平方函数曲边的一部分的长度为从平方函数y＝A·x²中提取的x在(0,2.5)区间内的长度。

上述技术方案中，所述平方函数曲边的一部分为从平方函数y＝0.16·x²中提取的一段。

上述技术方案中，所述胞元为平面或平板状薄壳。

上述技术方案中，所述胞元的制备材料为金属铝。

上述技术方案中，所述胞元由冲压、挤压或3D打印成型方式制成。

一种引入平方函数曲边的负泊松比蜂窝多胞结构，其特征在于包括多个所述胞元；多个所述胞元在横向复制连接延伸，且多个胞元在竖向通过共享曲边的方式相互交错连接。

进一步的，多个胞元在竖向通过共享拎一半长度曲边的方式相互交错连接。