CN104235591B - 一种抗冲击的混合网格结构及其压缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗冲击的混合网格结构，所包括依次层叠连接的上层结构、奇数层中层结构和第一下层结构；或包括依次层叠连接的上层结构、偶数层中层结构和第二下层结构；本发明还公开了一种压缩所述抗冲击的混合网格结构的压缩方法，包括以下步骤：步骤1、对第一横向拉胀边、第二横向拉胀边和第三横向拉胀边施加压力；步骤2、抗冲击的混合网格结构发生相应的变形；并在变形的过程中，使其应力应变曲线变成一条水平的直线；步骤3、对抗冲击的混合网格结构继续施压，使其应力应变曲线开始爬升；步骤4、抗冲击的混合网格结构完全被压实压溃后，能量的吸收依靠边与边之间的相互摩擦和滑移。具有易于生产和成本低等优点。

Description

一种抗冲击的混合网格结构及其压缩方法

技术领域

本发明涉及一种抗冲击的网格技术，特别涉及一种抗冲击的混合网格结构及其压缩方法。

背景技术

传统的正六边形蜂窝网格结构材料属于多孔材料，具有质轻、比强度高、吸音、隔音、抗冲击等优点，因此广泛应用在包装、承重、抗冲击等领域。对于常见的蜂窝等多孔材料，其应力应变曲线呈现出三阶段特征，分别为弹性变形区，塑性平台区以及致密区。当多孔材料应力应变曲线达到致密区时，表明材料完全被压实，失去了缓冲减振的功能。因此致密区之前的弹性变形区和塑性平台区曲线与应变坐标的包围面积反映了多孔材料的能量吸收性能。多孔材料的能量吸收特性还与应力应变曲线历程有关，通过改变材料的结构参数能改变其应力应变关系曲线，达到控制其能量吸收性能的目的。常规的正六边形蜂窝等多孔材料在进入塑性平台区以后一直到压实阶段几乎会保持恒定的应力值。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种抗冲击的混合网格结构，该网格结构通过改变蜂窝的内部结构，提高其平台阶段后半部分的应力应变曲线，从而提高了网格结构的抗冲击性能。

本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种压缩抗冲击的混合网格结构的压缩方法。

本发明的首要目的通过下述技术方案实现：一种抗冲击的混合网格结构，依次由上层结构101、奇数层中层结构201和第一下层结构301或上层结构101、偶数层中层结构202和第二下层结构302顺序层叠连接组成；所述上层结构101包括依次连接的第一斜向蜂窝边11、第二斜向蜂窝边12、第一横向拉胀边21、第三斜向蜂窝边13、第四斜向蜂窝边14和第一横向蜂窝边31；第一横向拉胀边21与第一横向蜂窝边31相互平行；第一斜向蜂窝边11与第二斜向蜂窝边12之间的夹角和第三斜向蜂窝边13与第四斜向蜂窝边14之间的夹角相等，第二斜向蜂窝边12与第一横向拉胀边21之间的夹角和第一横向拉胀边21与第三斜向蜂窝边13之间的夹角相等；第一斜向蜂窝边11和第四斜向蜂窝边14关于第一横向拉胀边21的中垂线轴对称，第二斜向蜂窝边12和第三斜向蜂窝边13关于第一横向拉胀边21的中垂线轴对称；所述奇数层中层结构201包括奇数个依次层叠的单层中层结构2，偶数层中层结构202包括偶数个依次层叠的单层中层结构2；单层中层结构2包括依次连接的第五斜向蜂窝边15、第二横向蜂窝边32、第六斜向蜂窝边16和第三横向蜂窝边33；第二横向蜂窝边32与第三横向蜂窝边33相互平行；第五斜向蜂窝边15与第二横向蜂窝边32之间的夹角与第二横向蜂窝边32与第六斜向蜂窝边16之间的夹角相等；第五斜向蜂窝边15和第六斜向蜂窝边16关于第二横向蜂窝边32的中垂线轴对称；单层中层结构2与单层中层结构2之间通过共用第二横向蜂窝边32或第三横向蜂窝边33进行层间连接，且第n层单层中层结构2与第n-1层单层中层结构2关于其共用边第二横向蜂窝边32或第三横向蜂窝边33轴对称；所述第一下层结构301包括依次连接的第七斜向蜂窝边17、第八斜向蜂窝边18、第四横向蜂窝边34、第九斜向蜂窝边19、第十斜向蜂窝边10和第二横向拉胀边22；第四横向蜂窝边34与第二横向拉胀边22相互平行；第七斜向蜂窝边17与第八斜向蜂窝边18之间的夹角和第九斜向蜂窝边19与第十斜向蜂窝边10之间的夹角相等，第八斜向蜂窝边18和第四横向蜂窝边34之间的夹角与第四横向蜂窝边34与第九斜向蜂窝边19之间的夹角相等；第七斜向蜂窝边17和第十斜向蜂窝边10关于第四横向蜂窝边34的中垂线轴对称，第八斜向蜂窝边18和第九斜向蜂窝边19关于第四横向蜂窝边34的中垂线轴对称；所述第二下层结构302包括依次连接的第十一斜向蜂窝边111、第十二斜向蜂窝边112、第三横向拉胀边23、第十三斜向蜂窝边113、第十四斜向蜂窝边114和第五横向蜂窝边35；第三横向拉胀边23与第五横向蜂窝边35相互平行；第十一斜向蜂窝边111与第十二斜向蜂窝边112之间的夹角和第十三斜向蜂窝边113与第十四斜向蜂窝边114之间的夹角相等，第十二斜向蜂窝边112与第三横向拉胀边23之间的夹角和第三横向拉胀边23与第十三斜向蜂窝边113之间的夹角相等；第十一斜向蜂窝边111和第十四斜向蜂窝边114关于第三横向拉胀边23的中垂线轴对称，第十二斜向蜂窝边112和第十三斜向蜂窝边113关于第三横向拉胀边23的中垂线轴对称；所述第一斜向蜂窝边11、第二斜向蜂窝边12、第三斜向蜂窝边13、第四斜向蜂窝边14、第五斜向蜂窝边15、第六斜向蜂窝边16、第七斜向蜂窝边17、第八斜向蜂窝边18、第九斜向蜂窝边19、第十斜向蜂窝边10、第十一斜向蜂窝边111、第十二斜向蜂窝边112、第十三斜向蜂窝边113和第十四斜向蜂窝边114的长度相等，第一横向拉胀边21、第二横向拉胀边22和第三横向拉胀边23的长度相等，第一横向蜂窝边31、第二横向蜂窝边32、第三横向蜂窝边33、第四横向蜂窝边34和第五横向蜂窝边35的长度相等；所述上层结构101与奇数层中层结构201通过第一横向蜂窝边31与第三横向蜂窝边33进行层间连接，奇数层中层结构201与第一下层结构301通过第二横向蜂窝边32与第四横向蜂窝边34进行层间连接，上层结构101与偶数层中层结构202通过第一横向蜂窝边31与第三横向蜂窝边33进行层间连接，偶数层中层结构202与第二下层结构302通过第三横向蜂窝边33与第五横向蜂窝边35进行连接。

所述第一斜向蜂窝边11的长度、第一横向蜂窝边31长度和第一横向拉胀边21的长度比值为1:1:2；第一横向拉胀边21与第二斜向蜂窝边12之间的夹角、第十斜向蜂窝边10与第二横向拉胀边22之间的夹角和第十二斜向蜂窝边112与第三横向拉胀边23之间的夹角为60°，第一斜向蜂窝边11与第二斜向蜂窝边12之间的夹角、第一横向蜂窝边31与第四斜向蜂窝边14之间的夹角、第二横向蜂窝边32与第五斜向蜂窝边15之间的夹角、第七斜向蜂窝边17与第八斜向蜂窝边18之间的夹角、第八斜向蜂窝边18与第四横向蜂窝边34之间的夹角、第十一斜向蜂窝边111与第十二斜向蜂窝边112之间的夹角和第十四斜向蜂窝边114与第五横向蜂窝边35之间的夹角为120°。

通过共用第一横向拉胀边21、第二横向拉胀边22和第三横向拉胀边23以及把一个网格第一横向拉胀边31的自由端点和另一个网格的第一斜向蜂窝11与第五斜向蜂窝边15的交点、第三横向蜂窝边33的自由端点与另一个网格对应的第五斜向蜂窝边15的端点、第二横向拉胀边22的自由端点与另一个网格的第七斜向蜂窝边17的自由端点和第五横向蜂窝边35的自由端点与另一个网格的第十一斜向蜂窝边111与第五斜向蜂窝边15的交点依次连接，重复排列。

制备所述网格结构的材料为铝板、木板、纸板或高分子材料；制备所述网格结构的方法为滚压成型法和激光焊接法、纸板粘结法，紫外光固化法、快速成型等方法制造。

所述的快速成型法为立体光固化成型法、选择性激光烧结法、分层实体制造法和熔积成型法。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种压缩所述的抗冲击的混合网格结构的压缩方法，包括以下步骤：

步骤1、对第一横向拉胀边21、第二横向拉胀边22和第三横向拉胀边23施加压力；

步骤2、第一斜向蜂窝边11、第二斜向蜂窝边12、第三斜向蜂窝边13、第四斜向蜂窝边14、第七斜向蜂窝边17、第八斜向蜂窝边18、第九斜向蜂窝边19和第十斜向蜂窝边10、第十一斜向蜂窝边111、第十二斜向蜂窝边112、第十三斜向蜂窝边113和第十四斜向蜂窝边114弯曲折叠变形；第一斜向蜂窝边11和第二斜向蜂窝边12之间的夹角、第二斜向蜂窝边12与第一横向拉胀边21之间的夹角、第三斜向蜂窝边13与第四斜向蜂窝边14之间的夹角、第七斜向蜂窝边17与第八斜向蜂窝边18之间的夹角、第九斜向蜂窝边19与第十斜向蜂窝边10之间的夹角、第十斜向蜂窝边10与第二横向拉胀边22之间的夹角、第十一斜向蜂窝边111与第十二斜向蜂窝边112之间的夹角、第十二斜向蜂窝边112与第三横向拉胀边23之间的夹角、第三横向拉胀边23与第十三斜向蜂窝边113之间的夹角以及第十三斜向蜂窝边113与第十四斜向蜂窝边114之间的夹角均减少，第四斜向蜂窝边14和第一横向蜂窝边31之间的夹角、第八斜向蜂窝边18与第四横向蜂窝边34之间的夹角、第四横向蜂窝边34与第九斜向蜂窝边19之间的夹角以及第十四斜向蜂窝边114与第五横向蜂窝边35之间的夹角均增大，第一斜向蜂窝边11与第二斜向蜂窝边12之间、第三斜向蜂窝边13与第四斜向蜂窝边14之间、第七斜向蜂窝边17与第八斜向蜂窝边18之间、第九斜向蜂窝边19与第十斜向蜂窝边10之间、第十一斜向蜂窝边111与第十二斜向蜂窝边112之间和第十三斜向蜂窝边113与第十四斜向蜂窝边114之间均折叠接触成扁平状，使第一横向拉胀边21、第二横向拉胀边22和第三横向拉胀边23与相邻的单层中层结构2中的第五斜向蜂窝边15、第二横向蜂窝边32和第六斜向蜂窝边16之间形成一个四边形结构，第五斜向蜂窝边15、第三横向蜂窝边33、第六斜向蜂窝边16和第三横向蜂窝边33之间的相对位置和角度保持不变；折叠后的第一斜向蜂窝边11、第二斜向蜂窝边12、第三斜向蜂窝边13、第四斜向蜂窝边14、第七斜向蜂窝边17、第八斜向蜂窝边18、第九斜向蜂窝边19、第十斜向蜂窝边10、第十一斜向蜂窝边111、第十二斜向蜂窝边112、第十三斜向蜂窝边113和第十四斜向蜂窝边114被包含在重新形成的四边形中；此过程的应力应变曲线变成一条水平的直线；

步骤3、对所述抗冲击的混合网格结构继续施加压力，第一斜向蜂窝边11与第二斜向蜂窝边12之间、第三斜向蜂窝边13与第四斜向蜂窝边14之间、第七斜向蜂窝边17与第八斜向蜂窝边18之间、第九斜向蜂窝边19与第十斜向蜂窝边10之间、第十一斜向蜂窝边111与第十二斜向蜂窝边112之间和第十三斜向蜂窝边113与第十四斜向蜂窝边114之间被完全压实，所述第五斜向蜂窝边15和第六斜向蜂窝边16开始产生弯曲变形，使重新形成的四边形以及结构原有的正六边形开始发生弯曲变形；此时，把所述抗冲击的混合网格结构看成一种相对于未变形前材料的孔隙率较低的多孔材料，因此，所述抗冲击的混合网格结构的应力应变曲线开始爬升；

步骤4、所述抗冲击的混合网格结构完全被压实压溃后，能量的吸收依靠边与边之间的相互摩擦和滑移。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明提出了一种抗冲击的混合网格结构，通过改变蜂窝的内部结构，改变其平台阶段后半部分的应力应变曲线，从而提高了材料的能量吸收能力。

(2)本发明在不提高蜂窝重量的前提下增强蜂窝结构的抗冲击性能，且结构简单，因此可以通过常规的蜂窝芯制造方法进行大规模的生产，具有制造容易，生成成本低等优点。

附图说明

图1为奇数层中层结构时的抗冲击的混合网格结构图。

图2为偶数层中层结构时的抗冲击的混合网格结构图。

图3为只有一个单层中层结构2时的多个抗冲击的混合网格所连接后的结构图。

图4为上层结构101、第一下层结构301和第二下层结构302的制造过程示意图。

图5为单层中层结构2的制造过程示意图。

图6a为中层结构2总层数为1时的叠放顺序示意图。

图6b为中层结构2总层数为2时的叠放顺序示意图。

图6c为中层结构2总层数为3时的叠放顺序示意图。

图7为中层结构2的总层数为2时的混合网格结构受压缩荷载后的变形图。

图8为该抗冲击混合网格结构与传统正六边形蜂窝结构受冲击时应力应变仿真曲线对比图。

图9为中层结构2的总层数分别为1、2和3时该抗冲击混合网格结构与传统正六边形蜂窝结构在受冲击时的塑性能量耗散随时间的仿真曲线变化对比图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1和图2所示，一种抗冲击的混合网格结构，依次由上层结构101、奇数层中层结构201和第一下层结构301或上层结构101、偶数层中层结构202和第二下层结构302顺序层叠连接组成；所述上层结构101包括依次连接的第一斜向蜂窝边11、第二斜向蜂窝边12、第一横向拉胀边21、第三斜向蜂窝边13、第四斜向蜂窝边14和第一横向蜂窝边31；第一横向拉胀边21与第一横向蜂窝边31相互平行；第一斜向蜂窝边11与第二斜向蜂窝边12之间的夹角和第三斜向蜂窝边13与第四斜向蜂窝边14之间的夹角相等，第二斜向蜂窝边12与第一横向拉胀边21之间的夹角和第一横向拉胀边21与第三斜向蜂窝边13之间的夹角相等；第一斜向蜂窝边11和第四斜向蜂窝边14关于第一横向拉胀边21的中垂线轴对称，第二斜向蜂窝边12和第三斜向蜂窝边13关于第一横向拉胀边21的中垂线轴对称；所述奇数层中层结构201包括奇数个依次层叠的单层中层结构2，偶数层中层结构202包括偶数个依次层叠的单层中层结构2；单层中层结构2包括依次连接的第五斜向蜂窝边15、第二横向蜂窝边32、第六斜向蜂窝边16和第三横向蜂窝边33；第二横向蜂窝边32与第三横向蜂窝边33相互平行；第五斜向蜂窝边15与第二横向蜂窝边32之间的夹角与第二横向蜂窝边32与第六斜向蜂窝边16之间的夹角相等；第五斜向蜂窝边15和第六斜向蜂窝边16关于第二横向蜂窝边32的中垂线轴对称；单层中层结构2与单层中层结构2之间通过共用第二横向蜂窝边32或第三横向蜂窝边33进行层间连接，且第n层单层中层结构2与第n-1层单层中层结构2关于其共用边第二横向蜂窝边32或第三横向蜂窝边33轴对称；所述第一下层结构301包括依次连接的第七斜向蜂窝边17、第八斜向蜂窝边18、第四横向蜂窝边34、第九斜向蜂窝边19、第十斜向蜂窝边10和第二横向拉胀边22；第四横向蜂窝边34与第二横向拉胀边22相互平行；第七斜向蜂窝边17与第八斜向蜂窝边18之间的夹角和第九斜向蜂窝边19与第十斜向蜂窝边10之间的夹角相等，第八斜向蜂窝边18和第四横向蜂窝边34之间的夹角与第四横向蜂窝边34与第九斜向蜂窝边19之间的夹角相等；第七斜向蜂窝边17和第十斜向蜂窝边10关于第四横向蜂窝边34的中垂线轴对称，第八斜向蜂窝边18和第九斜向蜂窝边19关于第四横向蜂窝边34的中垂线轴对称；所述第二下层结构302包括依次连接的第十一斜向蜂窝边111、第十二斜向蜂窝边112、第三横向拉胀边23、第十三斜向蜂窝边113、第十四斜向蜂窝边114和第五横向蜂窝边35；第三横向拉胀边23与第五横向蜂窝边35相互平行；第十一斜向蜂窝边111与第十二斜向蜂窝边112之间的夹角和第十三斜向蜂窝边113与第十四斜向蜂窝边114之间的夹角相等，第十二斜向蜂窝边112与第三横向拉胀边23之间的夹角和第三横向拉胀边23与第十三斜向蜂窝边113之间的夹角相等；第十一斜向蜂窝边111和第十四斜向蜂窝边114关于第三横向拉胀边23的中垂线轴对称，第十二斜向蜂窝边112和第十三斜向蜂窝边113关于第三横向拉胀边23的中垂线轴对称；所述第一斜向蜂窝边11、第二斜向蜂窝边12、第三斜向蜂窝边13、第四斜向蜂窝边14、第五斜向蜂窝边15、第六斜向蜂窝边16、第七斜向蜂窝边17、第八斜向蜂窝边18、第九斜向蜂窝边19、第十斜向蜂窝边10、第十一斜向蜂窝边111、第十二斜向蜂窝边112、第十三斜向蜂窝边113和第十四斜向蜂窝边114的长度相等，第一横向拉胀边21、第二横向拉胀边22和第三横向拉胀边23的长度相等，第一横向蜂窝边31、第二横向蜂窝边32、第三横向蜂窝边33、第四横向蜂窝边34和第五横向蜂窝边35的长度相等；所述上层结构101与奇数层中层结构201通过第一横向蜂窝边31与第三横向蜂窝边33进行层间连接，奇数层中层结构201与第一下层结构301通过第二横向蜂窝边32与第四横向蜂窝边34进行层间连接，上层结构101与偶数层中层结构202通过第一横向蜂窝边31与第三横向蜂窝边33进行层间连接，偶数层中层结构202与第二下层结构302通过第三横向蜂窝边33与第五横向蜂窝边35进行连接。

所述第一斜向蜂窝边11的长度、第一横向蜂窝边31长度和第一横向拉胀边21的长度比值为1:1:2；第一横向拉胀边21与第二斜向蜂窝边12之间的夹角、第十斜向蜂窝边10与第二横向拉胀边22之间的夹角和第十二斜向蜂窝边112与第三横向拉胀边23之间的夹角为60°，第一斜向蜂窝边11与第二斜向蜂窝边12之间的夹角、第一横向蜂窝边31与第四斜向蜂窝边14之间的夹角、第二横向蜂窝边32与第五斜向蜂窝边15之间的夹角、第七斜向蜂窝边17与第八斜向蜂窝边18之间的夹角、第八斜向蜂窝边18与第四横向蜂窝边34之间的夹角、第十一斜向蜂窝边111与第十二斜向蜂窝边112之间的夹角和第十四斜向蜂窝边114与第五横向蜂窝边35之间的夹角为120°。

如图3所示，通过共用第一横向拉胀边21、第二横向拉胀边22和第三横向拉胀边23以及把一个网格第一横向拉胀边31的自由端点和另一个网格的第一斜向蜂窝11与第五斜向蜂窝边15的交点、第三横向蜂窝边33的自由端点与另一个网格对应的第五斜向蜂窝边15的端点、第二横向拉胀边22的自由端点与另一个网格的第七斜向蜂窝边17的自由端点和第五横向蜂窝边35的自由端点与另一个网格的第十一斜向蜂窝边111与第五斜向蜂窝边15的交点依次连接，把所述抗冲击的混合网格结构重复排列。

以下给出该结构的一种制造方法。采用对铝片滚压成型分层制造出上层结构101、单层中层结构2、第一下层结构301和第二下层结构302，然后按照单层中层结构2的总层数的数目按顺序叠放，通过粘接或焊接连接各层来形成整体蜂窝结构。

上层结构101、第一下层结构301和第二下层结构302的制造方法为：首先通过两个带矩形滚齿的第一滚轮4和第二滚轮5使铝片压成矩形波纹状，然后把初步成型的铝片放入模具6中，通过压头7和压头8对铝片进行二次成型，得到上层结构101、第一下层结构301和第二下层结构302，如图4所示。

对于单层中层结构2，直接通过两个带梯形滚齿的滚轮9即可使铝片成型，如图5所示。

成型后的上层结构101、单层中层结构2、第一下层结构301和第二下层结构302根据单层中层结构2的总层数，按图6a、图6b和图6c中的顺序排列后直接在对应相邻的第一拉胀边21、第二横向边22、第三横向拉胀边23、第一横向蜂窝边31、第二横向蜂窝边32、第三横向蜂窝边33、第四横向蜂窝边34和第五横向蜂窝边35处涂上胶水或直接焊接连接在一起即可得到整个混合网格结构。

以下对该混合网格结构进行动力学有限元仿真以研究结构在变形过程中的动态变形行为及能量吸收效果。

如图7所示，展示了后屈服强化网格结构受冲击后的结构变形图。

其变形过程如下：

1)弹性变形过程，本发明网格结构蛇形折叠蜂窝边在初始受小荷载的情况下发生可逆的弹性弯曲变形，其应力应变曲线在初始阶段为一条斜直线，如图7所示，其在弹性变形过程中吸收的能量与普通蜂窝相近。

2)塑性变形过程，包括三个阶段

1.前屈服阶段：本发明结构的第一斜向蜂窝边11、第二斜向蜂窝边12、第三斜向蜂窝边13、第四斜向蜂窝边14、第七斜向蜂窝边17、第八斜向蜂窝边18、第九斜向蜂窝边19和第十斜向蜂窝边10、第十一斜向蜂窝边111、第十二斜向蜂窝边112、第十三斜向蜂窝边113和第十四斜向蜂窝边114首先弯曲折叠变形；第一斜向蜂窝边11和第二斜向蜂窝边12之间的夹角、第二斜向蜂窝边12与第一横向拉胀边21之间的夹角、第三斜向蜂窝边13与第四斜向蜂窝边14之间的夹角、第七斜向蜂窝边17与第八斜向蜂窝边18之间的夹角、第九斜向蜂窝边19与第十斜向蜂窝边10之间的夹角、第十斜向蜂窝边10与第二横向拉胀边22之间的夹角、第十一斜向蜂窝边111与第十二斜向蜂窝边112之间的夹角、第十二斜向蜂窝边112与第三横向拉胀边23之间的夹角、第三横向拉胀边23与第十三斜向蜂窝边113之间的夹角和第十三斜向蜂窝边113与第十四斜向蜂窝边114之间的夹角减少，第四斜向蜂窝边14和第一横向蜂窝边31之间的夹角、第八斜向蜂窝边18与第四横向蜂窝边34之间的夹角、第四横向蜂窝边34与第九斜向蜂窝边19之间的夹角和第十四斜向蜂窝边114与第五横向蜂窝边35之间的夹角增大，第一斜向蜂窝边11与第二斜向蜂窝边12之间、第三斜向蜂窝边13与第四斜向蜂窝边14之间、第七斜向蜂窝边17与第八斜向蜂窝边18之间、第九斜向蜂窝边19与第十斜向蜂窝边10之间、第十一斜向蜂窝边111与第十二斜向蜂窝边112之间和第十三斜向蜂窝边113与第十四斜向蜂窝边114之间折叠接触成扁平状，使第一横向拉胀边21、第二横向拉胀边22和第三横向拉胀边23与相邻的单层中层结构2中的第五斜向蜂窝边15、第二横向蜂窝边32和第六斜向蜂窝边16之间形成一个四边形结构，而第五斜向蜂窝边15、第三横向蜂窝边33、第六斜向蜂窝边16和第三横向蜂窝边33之间的相对位置和角度保持不变；折叠后的第一斜向蜂窝边11、第二斜向蜂窝边12、第三斜向蜂窝边13、第四斜向蜂窝边14、第七斜向蜂窝边17、第八斜向蜂窝边18、第九斜向蜂窝边19、第十斜向蜂窝边10、第十一斜向蜂窝边111、第十二斜向蜂窝边112、第十三斜向蜂窝边113和第十四斜向蜂窝边114被包含在一个新形成的四边形中；此过程的应力应变曲线变成一条水平的直线，且能量吸收与普通蜂窝塑性变形过程相近。如图8所示，为该抗冲击混合网格结构与传统正六边形蜂窝结构受冲击时应力应变仿真曲线对比图，其中X轴代表结构纵向应变，Y轴代表结构应力值。

2.后屈服阶段：本发明结构继续受压，第一斜向蜂窝边11与第二斜向蜂窝边12之间、第三斜向蜂窝边13与第四斜向蜂窝边14之间、第七斜向蜂窝边17与第八斜向蜂窝边18之间、第九斜向蜂窝边19与第十斜向蜂窝边10之间、第十一斜向蜂窝边111与第十二斜向蜂窝边112之间和第十三斜向蜂窝边113与第十四斜向蜂窝边114之间已经完全压实，因此剩余的第五斜向蜂窝边15和第六斜向蜂窝边16开始产生弯曲变形，即新形成的四边形以及结构原有的正六边形开始发生弯曲变形；此时可以把所述结构看成一种相对于未变形前材料的孔隙率较低的多孔材料，因此其应力应变曲线开始缓慢爬升，并超过了传统的蜂窝材料，如图8所示，因此本结构在此阶段比普通蜂窝能吸收更多的能量。

3.压实阶段：此时结构已经完全被压实压溃，能量吸收主要依靠边与边之间的相互摩擦和滑移，与被压实的普通蜂窝的能量吸收过程相似。

由上述变形过程分析可以知道，本发明结构的抗冲击性能的提高主要出现在后屈服阶段。

塑性能量耗散的大小可以反映结构在受冲击过程中的能量吸收能力，如图9所示，其中X轴代表时间，Y轴代表结构的塑性能量耗散值，当中层结构2的总层数为1、2和3时，本发明混合的网格结构的塑性能量耗散总大小在后屈服强化阶段均比传统蜂窝结构更要大，因此结构的抗冲击性能更强。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种抗冲击的混合网格结构，其特征在于，所包括依次层叠连接的上层结构(101)、奇数层中层结构(201)和第一下层结构(301)；

或包括依次层叠连接的上层结构(101)、偶数层中层结构(202)和第二下层结构(302)；

所述上层结构(101)包括依次连接的第一斜向蜂窝边(11)、第二斜向蜂窝边(12)、第一横向拉胀边(21)、第三斜向蜂窝边(13)、第四斜向蜂窝边(14)和第一横向蜂窝边(31)；第一横向拉胀边(21)与第一横向蜂窝边(31)相互平行；第一斜向蜂窝边(11)与第二斜向蜂窝边(12)之间的夹角和第三斜向蜂窝边(13)与第四斜向蜂窝边(14)之间的夹角相等，第二斜向蜂窝边(12)与第一横向拉胀边(21)之间的夹角和第一横向拉胀边(21)与第三斜向蜂窝边(13)之间的夹角相等；第一斜向蜂窝边(11)和第四斜向蜂窝边(14)关于第一横向拉胀边(21)的中垂线轴对称，第二斜向蜂窝边(12)和第三斜向蜂窝边(13)关于第一横向拉胀边(21)的中垂线轴对称；所述奇数层中层结构(201)包括奇数个依次层叠的单层中层结构(2)，偶数层中层结构(202)包括偶数个依次层叠的单层中层结构(2)；所述单层中层结构(2)包括依次连接的第五斜向蜂窝边(15)、第二横向蜂窝边(32)、第六斜向蜂窝边(16)和第三横向蜂窝边(33)；第二横向蜂窝边(32)与第三横向蜂窝边(33)相互平行；第五斜向蜂窝边(15)与第二横向蜂窝边(32)之间的夹角与第二横向蜂窝边(32)与第六斜向蜂窝边(16)之间的夹角相等；第五斜向蜂窝边(15)和第六斜向蜂窝边(16)关于第二横向蜂窝边(32)的中垂线轴对称；单层中层结构(2)之间通过共用第二横向蜂窝边(32)或第三横向蜂窝边(33)进行层间连接，且第n层单层中层结构(2)与第n-1层单层中层结构(2)关于其共用边第二横向蜂窝边(32)或第三横向蜂窝边(33)轴对称，其中，n为正整数；所述第一下层结构(301)包括依次连接的第七斜向蜂窝边(17)、第八斜向蜂窝边(18)、第四横向蜂窝边(34)、第九斜向蜂窝边(19)、第十斜向蜂窝边(10)和第二横向拉胀边(22)；所述第四横向蜂窝边(34)与第二横向拉胀边(22)相互平行；所述第七斜向蜂窝边(17)与第八斜向蜂窝边(18)之间的夹角和第九斜向蜂窝边(19)与第十斜向蜂窝边(10)之间的夹角相等，第八斜向蜂窝边(18)和第四横向蜂窝边(34)之间的夹角与第四横向蜂窝边(34)与第九斜向蜂窝边(19)之间的夹角相等；第七斜向蜂窝边(17)和第十斜向蜂窝边(10)关于第四横向蜂窝边(34)的中垂线轴对称，第八斜向蜂窝边(18)和第九斜向蜂窝边(19)关于第四横向蜂窝边(34)的中垂线轴对称；所述第二下层结构(302)包括依次连接的第十一斜向蜂窝边(111)、第十二斜向蜂窝边(112)、第三横向拉胀边(23)、第十三斜向蜂窝边(113)、第十四斜向蜂窝边(114)和第五横向蜂窝边(35)；第三横向拉胀边(23)与第五横向蜂窝边(35)相互平行；所述第十一斜向蜂窝边(111)与第十二斜向蜂窝边(112)之间的夹角和第十三斜向蜂窝边(113)与第十四斜向蜂窝边(114)之间的夹角相等，第十二斜向蜂窝边(112)与第三横向拉胀边(23)之间的夹角和第三横向拉胀边(23)与第十三斜向蜂窝边(113)之间的夹角相等；第十一斜向蜂窝边(111)和第十四斜向蜂窝边(114)关于第三横向拉胀边(23)的中垂线轴对称，第十二斜向蜂窝边(112)和第十三斜向蜂窝边(113)关于第三横向拉胀边(23)的中垂线轴对称；所述第一斜向蜂窝边(11)、第二斜向蜂窝边(12)、第三斜向蜂窝边(13)、第四斜向蜂窝边(14)、第五斜向蜂窝边(15)、第六斜向蜂窝边(16)、第七斜向蜂窝边(17)、第八斜向蜂窝边(18)、第九斜向蜂窝边(19)、第十斜向蜂窝边(10)、第十一斜向蜂窝边(111)、第十二斜向蜂窝边(112)、第十三斜向蜂窝边(113)和第十四斜向蜂窝边(114)的长度相等，第一横向拉胀边(21)、第二横向拉胀边(22)和第三横向拉胀边(23)的长度相等，第一横向蜂窝边(31)、第二横向蜂窝边(32)、第三横向蜂窝边(33)、第四横向蜂窝边(34)和第五横向蜂窝边(35)的长度相等；所述上层结构(101)与奇数层中层结构(201)通过第一横向蜂窝边(31)与第三横向蜂窝边(33)进行层间连接，奇数层中层结构(201)与第一下层结构(301)通过第二横向蜂窝边(32)与第四横向蜂窝边(34)进行层间连接，上层结构(101)与偶数层中层结构(202)通过第一横向蜂窝边(31)与第三横向蜂窝边(33)进行层间连接，偶数层中层结构(202)与第二下层结构(302)通过第三横向蜂窝边(33)与第五横向蜂窝边(35)进行连接。

2.根据权利要求1所述的抗冲击的混合网格结构，其特征在于，所述第一斜向蜂窝边(11)的长度、第一横向蜂窝边(31)长度和第一横向拉胀边(21)的长度比值为1:1:2；第一横向拉胀边(21)与第二斜向蜂窝边(12)之间的夹角、第十斜向蜂窝边(10)与第二横向拉胀边(22)之间的夹角和第十二斜向蜂窝边(112)与第三横向拉胀边(23)之间的夹角均为60°，第一斜向蜂窝边(11)与第二斜向蜂窝边(12)之间的夹角、第一横向蜂窝边(31)与第四斜向蜂窝边(14)之间的夹角、第二横向蜂窝边(32)与第五斜向蜂窝边(15)之间的夹角、第七斜向蜂窝边(17)与第八斜向蜂窝边(18)之间的夹角、第八斜向蜂窝边(18)与第四横向蜂窝边(34)之间的夹角、第十一斜向蜂窝边(111)与第十二斜向蜂窝边(112)之间的夹角和第十四斜向蜂窝边(114)与第五横向蜂窝边(35)之间的夹角均为120°。

3.根据权利要求1所述的抗冲击的混合网格结构，其特征在于，通过共用所述第一横向拉胀边(21)、第二横向拉胀边(22)和第三横向拉胀边(23),把一个网格第一横向蜂窝边(31)的自由端点和另一个混合网格结构的第一斜向蜂窝边(11)与第五斜向蜂窝边(15)的交点、第三横向蜂窝边(33)的自由端点与另一个混合网格结构所对应的第五斜向蜂窝边(15)的端点、第二横向拉胀边(22)的自由端点与另一个网格的第七斜向蜂窝边(17)的自由端点以及第五横向蜂窝边(35)的自由端点和另一个混合网格结构的第十一斜向蜂窝边(111)与第五斜向蜂窝边(15)的交点依次连接，把所述混合网格结构重复排列。

4.根据权利要求1至3任一项所述的抗冲击的混合网格结构，其特征在于，制备所述抗冲击的混合网格结构的材料为铝板、木板、纸板或高分子材料；制备所述抗冲击的混合网格结构的方法为滚压成型法、激光焊接法、纸板粘结法、紫外光固化法或快速成型法。

5.根据权利要求4所述的抗冲击的混合网格结构，其特征在于，所述的快速成型法为立体光固化成型法、选择性激光烧结法、分层实体制造法或熔积成型法。

6.一种压缩权利要求1所述的抗冲击的混合网格结构的压缩方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对第一横向拉胀边(21)、第二横向拉胀边(22)和第三横向拉胀边(23)施加压力；

步骤2、第一斜向蜂窝边(11)、第二斜向蜂窝边(12)、第三斜向蜂窝边(13)、第四斜向蜂窝边(14)、第七斜向蜂窝边(17)、第八斜向蜂窝边(18)、第九斜向蜂窝边(19)和第十斜向蜂窝边(10)、第十一斜向蜂窝边(111)、第十二斜向蜂窝边(112)、第十三斜向蜂窝边(113)和第十四斜向蜂窝边(114)弯曲折叠变形；第一斜向蜂窝边(11)和第二斜向蜂窝边(12)之间的夹角、第二斜向蜂窝边(12)与第一横向拉胀边(21)之间的夹角、第三斜向蜂窝边(13)与第四斜向蜂窝边(14)之间的夹角、第七斜向蜂窝边(17)与第八斜向蜂窝边(18)之间的夹角、第九斜向蜂窝边(19)与第十斜向蜂窝边(10)之间的夹角、第十斜向蜂窝边(10)与第二横向拉胀边(22)之间的夹角、第十一斜向蜂窝边(111)与第十二斜向蜂窝边(112)之间的夹角、第十二斜向蜂窝边(112)与第三横向拉胀边(23)之间的夹角、第三横向拉胀边(23)与第十三斜向蜂窝边(113)之间的夹角以及第十三斜向蜂窝边(113)与第十四斜向蜂窝边(114)之间的夹角均减少，第四斜向蜂窝边(14)和第一横向蜂窝边(31)之间的夹角、第八斜向蜂窝边(18)与第四横向蜂窝边(34)之间的夹角、第四横向蜂窝边(34)与第九斜向蜂窝边(19)之间的夹角以及第十四斜向蜂窝边(114)与第五横向蜂窝边(35)之间的夹角均增大，第一斜向蜂窝边(11)与第二斜向蜂窝边(12)之间、第三斜向蜂窝边(13)与第四斜向蜂窝边(14)之间、第七斜向蜂窝边(17)与第八斜向蜂窝边(18)之间、第九斜向蜂窝边(19)与第十斜向蜂窝边(10)之间、第十一斜向蜂窝边(111)与第十二斜向蜂窝边(112)之间和第十三斜向蜂窝边(113)与第十四斜向蜂窝边(114)之间均折叠接触成扁平状，使第一横向拉胀边(21)、第二横向拉胀边(22)和第三横向拉胀边(23)与相邻的单层中层结构(2)中的第五斜向蜂窝边(15)、第二横向蜂窝边(32)和第六斜向蜂窝边(16)之间形成一个四边形结构，第五斜向蜂窝边(15)、第三横向蜂窝边(33)、第六斜向蜂窝边(16)和第三横向蜂窝边(33)之间的相对位置和角度保持不变；折叠后的第一斜向蜂窝边(11)、第二斜向蜂窝边(12)、第三斜向蜂窝边(13)、第四斜向蜂窝边(14)、第七斜向蜂窝边(17)、第八斜向蜂窝边(18)、第九斜向蜂窝边(19)、第十斜向蜂窝边(10)、第十一斜向蜂窝边(111)、第十二斜向蜂窝边(112)、第十三斜向蜂窝边(113)和第十四斜向蜂窝边(114)被包含在重新形成的四边形中；此过程的应力应变曲线变成一条水平的直线；

步骤3、对所述抗冲击的混合网格结构继续施加压力，第一斜向蜂窝边(11)与第二斜向蜂窝边(12)之间、第三斜向蜂窝边(13)与第四斜向蜂窝边(14)之间、第七斜向蜂窝边(17)与第八斜向蜂窝边(18)之间、第九斜向蜂窝边(19)与第十斜向蜂窝边(10)之间、第十一斜向蜂窝边(111)与第十二斜向蜂窝边(112)之间和第十三斜向蜂窝边(113)与第十四斜向蜂窝边(114)之间被完全压实，所述第五斜向蜂窝边(15)和第六斜向蜂窝边(16)开始产生弯曲变形，使重新形成的四边形以及结构原有的正六边形开始发生弯曲变形；此时，把所述抗冲击的混合网格结构看成一种相对于未变形前材料的孔隙率较低的多孔材料，因此，所述抗冲击的混合网格结构的应力应变曲线开始爬升；

步骤4、所述抗冲击的混合网格结构完全被压实压溃后，能量的吸收依靠边与边之间的相互摩擦和滑移。