[发明专利]基于榫卯连结的分离式手性或反手性拉胀结构

说明书

本发明公开几种基于榫卯连结的分离式手性或反手性拉胀结构，榫卯连接是我们传统的木工连结方式，本发明就是利用其优点与传统拉胀结构进行组合，发明了几种基于榫卯连结的分离式手性拉胀结构。具体涉及拉胀材料领域以及抗震、隔振、吸能防护等领域。所述拉胀结构由约束单元和被约束单元组成。本发明通过优化传统拉胀结构单一的连结方式，利用被约束单元的外形特征形成约束单元，保证了拉胀效应。与现有技术相比，本发明的优点是：所述榫卯连结的分离式手性拉胀结构克服了传统绝大部分拉胀结构的生产只能通过3D打印技术，本发明在保证了抗震以及吸能特性以外，结构的生产不受限制，更易推广和大面积的使用。

技术领域

本发明涉及拉胀材料领域以及抗震、隔振、吸能防护等领域，更确切地说，是涉及几种基于榫卯连结的分离式手性或反手性拉胀结构。

背景技术

近年来，随着我国交通运输和工程建设等领域蓬勃发展，各种工程事故同时也是经常发生，类似于爆炸，冲撞，突然倒塌等，这些事故严重危害到公民个人的生命财产安全，因此对材料的性能也就提出了更高的要求，急切需要一种具有良好的抗震吸能防护的材料，同时能够大面积生产，大面积应用。

比起传统材料，拉胀材料不管是在抗震，隔振，吸能方面，其力学性能都是优于传统材料，正是因为拉胀材料这些良好的力学性能，所以近几年对拉胀材料的研究也取得了一些不错的成就，提出了一些拉胀结构，但是大部分拉胀结构仅仅停留在理论阶段，能够应用到实际工程中的少之又少，很大一部分原因就是其不易生产，大部分只能通过3D打印去完成，很明显靠3D打印将其应用到实际工程中是不现实的。

基于榫卯连结的分离式手性或反手性拉胀结构的提出能够解决这一问题，该结构在保证了负泊松比效应的同时，兼顾了其生产的方便。榫卯连接是我们传统的木工连结方式，正是利用了这一点，简化了我们的结构。其构造简单，经济，力学模型明确，最重要该结构方便生产，这是很重要的一点，易于生产，就意味着能够大面积的使用，这在实际工程中将其作为抗震，隔振，吸能防护结构是很容易实现的。

同时拉胀材料作为超材料的一种，因其独特的负泊松比效应，可以表现出理想的机械性能，在抗凹陷、抗剪切、能量吸收、振动控制、同向行为、增强弹性等方面明显优于传统材料，在国防、航空、建筑等领域发挥着不同的作用。

发明内容

为解决现有大部分拉胀结构生产困难的问题，本发明的目的在于提出几种基于榫卯连结的分离式手性或反手性拉胀结构，本发明通过将类似的被约束单元在平面上进行组合并环状排列，使其在平面上形成具有拉胀效应的基本结构，然后将所有的被约束单元通过约束单元进行连结，将其固定在一起，充分利用了榫卯连结的特点，利用连结的自身特性保证了在X方向以及Y方向的负泊松比效应，同时该结构生产简单，为其在各种抗震，隔振，吸能防护工程中的应用提供了先决条件。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明的实施例提供几种基于榫卯连结的分离式手性或反手性拉胀结构，其特征在于：所有基础单元由平面内的约束单元以及被约束单元组成，每个被约束单元之间不设连接件，被约束单元在平面上呈环状排列，利用约束单元，将被约束单元两两一对的组合进行约束，组成该结构的基本单元，利用结构特性，使其能够彼此约束固定。

所述被约束单元全部为结构外形一模一样的单元，所述约束约束单元是根据被约束单元在平面上形成的环状外形所确定，结合榫卯的连结的方式形成的。

所述的被约束单元包括外手臂，长内手臂，短内手臂，连接臂组成，其中外手臂与长内手臂之间相互垂直。

所述的约束单元是沿着连接臂以及短内手臂进行布置，其形状根据环状数量不同而改变。

所述基本单元之间可以采用手性或者反手性的连接方式。

本发明的原理在于：