[实用新型]一种新型三维立方体式零泊松比结构及其轻量化形式

说明书

本实用新型公开了一种新型三维立方体式零泊松比结构及其轻量化形式，三维立方体式零泊松比结构胞元，由立方体节点及矩形杆件组成，所述的三维立方体式零泊松比结构的胞元经由几何镜像且周期性阵列形成三维立方体式零泊松比结构，其轻量化形式的三维圆环式零泊松比结构的胞元，由圆环节点及矩形杆件组成，所述的三维圆环式零泊松比结构的胞元经由几何镜像且周期性阵列形成三维圆环式零泊松比结构，所述的三维立方体式零泊松比结构和三维圆环式零泊松比结构均具有零泊松比性质。

技术领域

本实用新型涉及零泊松比结构技术领域，尤其涉及一种三维轻量化零泊松比结构。

背景技术

超材料因为其优秀的力学性能近年来被广泛研究，作为力学超材料的一种，零泊松比结构有着在轴向拉伸时不会发生横向变形的特性，同时，零泊松比结构还具有一些特殊的性质，具体表现在剪切模量，抗断裂性能，抗压痕性，抗冲击性和吸能隔振等方面。由于这些优异的性质，零泊松比结构在生物医疗，航空航天，航海领域等起重要作用。

现在的零泊松比结构大多数都停留在二维空间，均为平面模型，三维零泊松比结构是少见的，然而许多领域对结构均有三维要求，例如防爆舱门的内部填充，飞机货舱底板的吸能部件等。所以，新型三维零泊松比结构是必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型三维立方体式零泊松比结构及其轻量化形式，进而进一步扩充三维零泊松比结构的结构形式。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

所述的三维立方体式零泊松比结构由胞元组成，所述的三维立方体式零泊松比结构第一胞元11，由立方体节点112及第一矩形杆件111组成，所述的三维立方体式零泊松比结构的第一胞元11经由几何镜像且周期性阵列形成三维立方体式零泊松比结构1，所述的三维立方体式零泊松比结构1其轻量化形式2的三维圆环式零泊松比结构由胞元组成，所述的三维圆环式零泊松比结构的第二胞元21，由圆环节点212及第二矩形杆件211组成，所述的三维圆环式零泊松比结构的第二胞元21经由几何镜像且周期性阵列形成三维圆环式零泊松比结构2，所述的三维立方体式零泊松比结构1和三维圆环式零泊松比结构2均具有零泊松比性质。

所述的一种新型三维立方体式零泊松比结构1及其轻量化形式2，其特征在于，立方体节点112的每一个面都连接一条第一矩形杆件111。

所述的一种新型三维立方体式零泊松比结构1及其轻量化形式2，其特征在于，所述的第一矩形杆件111位置处于立方体节点112的边长的中心处。

所述的一种新型三维立方体式零泊松比结构1及其轻量化形式2，其特征在于，所述的圆环节点212由三个两两垂直的圆环组成。

所述的一种新型三维立方体式零泊松比结构1及其轻量化形式2，其特征在于，每一个圆环均与两根第二矩形杆件211相连，且连接点位于三个圆环两两相交处。

所述的一种新型三维立方体式零泊松比结构1及其轻量化形式2，其特征在于，所述的第一矩形杆件111,第二矩形杆件211截面均为正方形，且圆环式零泊松比结构2的第二矩形杆件211的截面边长为圆环的环宽。

所述的一种新型三维立方体式零泊松比结构1及其轻量化形式2，其特征在于，所述的三维立方体式零泊松比结构1和三维圆环式零泊松比结构2均为中心对称结构。

所述的一种新型三维立方体式零泊松比结构1及其轻量化形式2，其特征在于，所述三维立方体式零泊松比结构的单体第一胞元11，先沿x轴镜像布置，然后将镜像后的结构沿y轴再次镜像布置，然后将镜像后的结构沿z轴再次镜像布置形成代表性体积单元，再将代表性体积单元沿x轴、y轴和z轴进行周期性阵列，形成三维的周期性结构。