CN115339170A - 一种密排六方点阵夹层结构 - Google Patents
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Abstract
本发明专利公开了一种密排六方点阵夹层结构，包括芯层，所述芯层具有密排六方点阵结构，密排六方点阵结构芯层承担主要的剪切应力，在高速冲击过程中因支柱弯曲和局部扭曲，使节点发生螺旋运动，通过自身结构协调宏观变形，耗散冲击能力，提高能量吸收效率，达到耐撞吸能的目的。该结构在有效降低夹层结构重量的同时，可以提高夹层结构的耐撞吸能效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种夹层结构，具体涉及一种密排六方点阵夹层结构。
背景技术
夹层结构一般是由蒙皮和芯层组成。蒙皮一般具有一定的强度，芯层要求重量轻。一般情况下，夹层结构的耐撞吸能性能要优于单独板料和内部芯材，具有良好的比强度、比刚度和韧性，在航空、航天、汽车等领域得到了广泛的应用。由于芯层的存在，夹层结构一般具有一定厚度，因此有较强的抵抗失稳能力，在重量小的同时，能量吸收能力还很强。传统夹层结构芯层一般由泡沫，蜂窝和波纹板等构成，其孔隙率低，导致芯层质量过大，不能满足轻量化需求；同时，这些结构在承受高速冲击载荷时，应变协调能力差，对冲击载荷能量吸收效率差，耐撞性能差。为解决上述问题，发明一种轻质高强、耐撞吸能的夹层结构十分必要。点阵结构材料由支柱和节点通过重复排列形成的一种以毫米或者微米为单位的多孔结构。相比于泡沫、蜂窝结构等多孔结构材料，点阵结构材料具有轻质、高强、高能量吸收率等优异力学性能，在大幅降低芯层质量的同时，提升整体的力学性能。因此，可以利用点阵结构作为芯层，开发一种轻质高强、耐撞吸能的夹层结构。但是传统的点阵结构主要包括简单立方、体心立方、面心立方等点阵结构，其在承受高速冲击载荷时，将出现变形集中引起的剪切带，导致这类点阵结构材料发生毁灭性破坏，从而失去抵抗冲击和吸能的能力。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种密排六方点阵夹层结构，能够提高夹层结构的变形协调能力和能量吸收效率。
本发明的密排六方点阵夹层结构，包括芯层，所述芯层具有密排六方点阵结构；
进一步，所述芯层由单个密排六方结构在空间重复排列连接成密排六方点阵结构；
进一步，所述单个密排六方结构由六棱柱体和连接六棱柱体的各个节点与六棱柱体体心的支杆构成，所述支杆固定于棱柱体体心；
进一步，所述密排六方结构沿XYZ平面重复排列连接形成多层密排六方点阵结构芯层；
进一步，所述密排六方点阵结构芯层为六层；
进一步，所述密排六方点阵结构芯层的空隙中填充有泡沫材料；
进一步，所述泡沫材料为泡沫金属、泡沫混凝土、泡沫塑料中一种或几种；
进一步，所述单个密排六方晶胞结构为不锈钢、合金材料中的一种；
进一步，还包括设置于芯层表面的上蒙皮和下蒙皮。
本发明的密排六方点阵夹层结构，密排六方点阵结构芯层承担主要的剪切应力，在高速冲击过程中因支柱弯曲和局部扭曲，使节点发生螺旋运动，通过自身结构协调宏观变形，耗散冲击能力，提高能力吸收效率，达到耐撞吸能的目的。该结构在有效降低夹层结构重量的同时，可以提高夹层结构的耐撞吸能效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图。
图2为单个密排六方结构的示意图。
图3为芯层的平面结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图；图2为单个密排六方结构的示意图；图3为芯层的平面结构示意图。如图所示：本实施例的密排六方点阵夹层结构，包括芯层2，所述芯层2具有密排六方点阵结构；传统的点阵结构主要包括简单立方、体心立方、面心立方等点阵结构，其在承受高速冲击载荷时，将出现变形集中引起的剪切带，导致这类点阵结构材料发生毁灭性破坏，从而失去抵抗冲击和吸能的能力。而密排六方点阵结构在高速冲击过程中因支柱弯曲和局部扭曲，使节点发生螺旋运动，具有良好的抗冲击性能，能对保护对象起到良好的保护作用。而相较于传统的泡沫、蜂窝等夹层板芯层2，密排六方点阵结构内部孔隙率大幅提高，从而大大降低了芯层2的重量，获得一种轻质高强、耐撞吸能性能更加优异的夹层结构。
本实施例中，所述芯层2由单个密排六方结构4在三维空间重复排列连接成密排六方点阵结构；芯层2由若干密排六方结构单元重复排列连接形成密排六方点阵结构，通过自身结构协调宏观变形，耗散冲击能力，提高能力吸收效率，达到耐撞吸能的目的。密排六方点阵结构是指由单个密排六方结构在三维空间形成的机械结构与金属密排六方晶系结构相同或相似。
本实施例中，所述单个六方结构4由六棱柱体和连接六棱柱体的各个节点与六棱柱体体心的支杆5构成，所述支杆5固定于棱柱体体心；单个密排六方结构4由六棱柱体各个节点和六棱柱体体心连接而成，各个节点上的支杆5同时固定于棱柱体的体心，形成稳定的结构体系，结构强度更高，耐冲击性更强。
本实施例中，所述密排六方结构沿XYZ平面重复排列连接形成多层六方点阵结构芯层2；每层的密排六方结构相同，且相邻两层的密排六方结构单元的对接。优选采用六方点阵结构芯层2为六层；在增加芯层2厚度的同时，又能降低夹层结构质量，且吸能效果更好。
本实施例中，所述密排六方点阵结构芯层2的空隙中填充有泡沫材料；在密排六方点阵结构芯层2的空隙中填充泡沫填料，从而使夹层板结构获得减少噪音与震动、隔热、阻燃等附加功能。
优选实施例为所述泡沫材料为泡沫金属、泡沫混凝土、泡沫塑料中一种或几种。
本实施例中，所述单个密排六方晶胞结构4为不锈钢、合金材料中的一种，结构强度高，耐冲击性更强，也便于加工成型，可采用焊接的方式固定。
本实施例中，还包括设置于芯层2表面的上蒙皮1和下蒙皮3，密排六方点阵结构芯层2作为骨架支撑上下蒙皮，使上下蒙皮3具有一定的抗弯刚度，承受冲击荷载作用时，密排六方点阵结构芯层2承担主要的剪切应力，通过自身结构协调宏观变形，耗散冲击能力，提高能力吸收效率，达到耐撞吸能的目的。上蒙皮1与下蒙皮3为可以为铝合金制成的板材，或者复合材料制成的板材。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种密排六方点阵夹层结构，其特征在于：包括芯层，所述芯层具有密排六方点阵结构。
2.根据权利1所述的密排六方点阵夹层结构，其特征在于：所述芯层由单个密排六方结构在空间重复排列连接成密排六方点阵结构。
3.根据权利要求2所述的密排六方点阵夹层结构，其特征在于：所述单个密排六方结构由六棱柱体和连接六棱柱体的各个节点与六棱柱体体心的支杆构成，所述支杆固定于棱柱体体心。
4.根据权利3所述的密排六方点阵夹层结构，其特征在于：所述密排六方结构沿XYZ平面重复排列连接形成多层密排六方点阵结构芯层。
5.根据权利要求4所述的密排六方点阵夹层结构，其特征在于：所述密排六方点阵结构芯层为六层。
6.根据权利要求5所述的密排六方点阵夹层结构，其特征在于：所述密排六方点阵结构芯层的空隙中填充有泡沫材料。
7.根据权利要求6所述的密排六方点阵夹层结构，其特征在于：所述泡沫材料为泡沫金属、泡沫混凝土、泡沫塑料中一种或几种。
8.根据权利要求7所述的密排六方点阵夹层结构，其特征在于：所述单个六方晶胞结构为不锈钢、合金材料中的一种。
9.根据权利要求8所述的密排六方点阵夹层结构，其特征在于：还包括设置于芯层表面的上蒙皮和下蒙皮。
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