CN109210361B - 一种二维负泊松比结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种二维负泊松比结构，包括多个平行四边形单元，每个平行四边形单元由四条等截面直杆围成，平行四边形单元的两条底边沿X轴方向延伸；所述多个平行四边形单元沿X轴方向分布成若干列，且沿Y轴方向分布成若干行；每一列中，相邻两个平行四边形单元通过共用一底边依次首尾相接，且相邻两个平行四边形单元关于其共用的底边对称；每一行中，相邻两个平行四边形单元互相间隔一定距离，且相邻两个平行四边形单元的斜边互相平行，并通过一条沿X轴方向延伸的等截面直杆互相连接。本发明提供的二维负泊松比结构，其结构简单、有效，增加了实际应用的选择余地。

Description

一种二维负泊松比结构
技术领域
本发明涉及负泊松比材料结构领域，具体涉及一种二维负泊松比结构。
背景技术
负泊松比材料又称拉胀材料，是指单向拉伸(或压缩)时，垂直于加载方向会出现膨胀(或收缩)变形的材料。负泊松比材料由于具有不同于普通材料的独特性质，在很多方面具备了其他材料所不能比拟的优势，尤其是材料的物理机械性能有了很大的提高，如可以提高材料的剪切模量、抗断裂性能、压痕阻力，同时负泊松比材料也可实现十分优秀的吸声性能、抗冲击性能。
然而，现有的负泊松比材料的种类有限，制造工艺难度大，工程应用选择余地小，因此设计出新型的负泊松比材料，具有重要的理论和应用意义。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术中存在的问题，提供一种二维负泊松比结构，采用更加简单有效的细观结构实现负泊松比特性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种二维负泊松比结构，包括多个平行四边形单元，每个平行四边形单元由四条等截面直杆围成，平行四边形单元的两条底边沿X轴方向延伸；
所述多个平行四边形单元沿X轴方向分布成若干列，且沿Y轴方向分布成若干行；
每一列中，相邻两个平行四边形单元通过共用一底边依次首尾相接，且相邻两个平行四边形单元关于其共用的底边对称；
每一行中，相邻两个平行四边形单元互相间隔一定距离，且相邻两个平行四边形单元的斜边互相平行，并通过一条沿X轴方向延伸的等截面直杆互相连接。
进一步地，每一行中，每相邻两个平行四边形单元之间的间距相等。
进一步地，每一行中，每相邻两个平行四边形单元之间的间距等于平行四边形单元底边的长度。
进一步地，每一行中，相邻两个平行四边形单元的斜边中点通过等截面直杆互相连接。
本发明提供的一种二维负泊松比结构以将平行四边形单元串联和镜像的构造形式，设计了一种新型的负泊松比材料。本发明提供的二维负泊松比结构是通过串联结点处的弯矩来实现负泊松比效应的，这种负泊松机制比较新颖，其结构简单、有效，增加了实际应用的选择余地。
附图说明
图1为本发明实施例一的二维负泊松比结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种二维负泊松比结构，其包括多个平行四边形单元，每个平行四边形单元由四条等截面直杆围成，平行四边形单元的两条底边沿X轴方向延伸。在图1中，虚线框内的部分即为单个平行四边形单元。
具体地，所述多个平行四边形单元沿X轴方向分布成若干列，且沿Y轴方向分布成若干行；
每一列中，相邻两个平行四边形单元通过共用一底边依次首尾相接，且相邻两个平行四边形单元关于其共用的底边对称。即图1中上下相邻的两个平行四边形单元的倾斜方向是相反的，比如虚线框中的平行四边形是向左倾斜的，而虚线框上、下两个相邻的平行四边形单元均是向右倾斜。
每一行中，相邻两个平行四边形单元互相间隔一定距离，且相邻两个平行四边形单元的斜边互相平行，并通过一条沿X轴方向延伸的等截面直杆互相连接。在本发明实施例中，相邻两个平行四边形单元的斜边中点通过等截面直杆互相连接。
进一步地，在每一行中，每相邻两个平行四边形单元之间的间距相等。在本发明实施例中，每相邻两个平行四边形单元之间的间距等于平行四边形单元底边的长度，这能够使得二维负泊松比结构的结构分布更加均匀。
直观上看，这样的结构受到X轴方向的荷载时，每一列平行四边形单元的斜边都会往同一个方向倾斜，同时，由于每一行中相邻平行四边形单元斜边的中点之间还连接着连接等截面直杆，后者会对前者一个弯矩作用，使得平行四边形单元左右两个斜边的变形状态并不完全相同；弯矩所导致的变形差异会使得二维负泊松比结构在宏观大尺度上出现负泊松比效应。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种二维负泊松比结构，其特征在于，包括多个平行四边形单元，每个平行四边形单元由四条等截面直杆围成，平行四边形单元的两条底边沿X轴方向延伸；
所述多个平行四边形单元沿X轴方向分布成若干列，且沿Y轴方向分布成若干行；
每一列中，相邻两个平行四边形单元通过共用一底边依次首尾相接，且相邻两个平行四边形单元关于其共用的底边对称；
每一行中，相邻两个平行四边形单元互相间隔一定距离，且相邻两个平行四边形单元的斜边互相平行，并通过一条沿X轴方向延伸的等截面直杆互相连接；
每一行中，相邻两个平行四边形单元的斜边中点通过等截面直杆互相连接。
2.根据权利要求1所述的二维负泊松比结构，其特征在于，每一行中，每相邻两个平行四边形单元之间的间距相等。
3.根据权利要求2所述的二维负泊松比结构，其特征在于，每一行中，每相邻两个平行四边形单元之间的间距等于平行四边形单元底边的长度。
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