[发明专利]带过渡层的变单胞尺寸梯度点阵结构

说明书

本发明公开了一种带过渡层的变单胞尺寸梯度点阵结构，用于解决现有梯度点阵结构力学性能差的技术问题。技术方案是包括N层六边形双曲面点阵结构和N‑1层过渡层。其中，每层六边形双曲面点阵结构均由六边形双曲面点阵单胞在xoy平面内延拓形成；每一过渡层a分别连接六边形双曲面点阵层b和六边形双曲面点阵层c，六边形双曲面点阵层b的单胞尺寸为2L，六边形双曲面点阵层c的单胞尺寸为L，过渡层a的高度为H。本发明通过在两层不同单胞尺寸的点阵结构之间设置过渡层，可以同时改变点阵单胞杆件的截面尺寸和点阵单胞尺寸，使得结构在设计时可以同时考虑点阵单胞尺寸以及杆件截面尺寸对结构整体性能的影响，达到提高力学性能的目的。

技术领域

本发明涉及一种梯度点阵结构，特别是涉及一种带过渡层的变单胞尺寸梯度点阵结构。

背景技术

点阵结构具有轻质、比刚度高、比强度高、吸声隔热等优良特性，被越来越多地应用在在汽车、船舶、航空航天等领域。梯度点阵结构通过对点阵单胞构型的设计使得结构整体具有更加优良的性能。根据现有技术的梯度点阵结构，例如CN107498948A描述的梯度点阵结构，其通过更改各层点阵中单胞杆件的粗细来控制其相对密度，提高了结构的抗冲击性能，达到了点阵结构的宏观物性参数随空间位置呈梯度变化的目的。然而，由于尺寸效应的存在，同等载荷情况下，不同单胞尺寸的点阵结构所表现出来的力学行为并不相同；因此，需要在改变点阵单胞杆件截面尺寸的同时，考虑点阵单胞尺寸对结构整体性能的影响，即对于同一种点阵单胞构型，应根据实际承载情况选择不同单胞尺寸、不同杆件截面尺寸的点阵结构。

发明内容

为了克服现有梯度点阵结构力学性能差的不足，本发明提供一种带过渡层的变单胞尺寸梯度点阵结构。该梯度点阵结构包括N层六边形双曲面点阵结构和N-1层过渡层。其中，每层六边形双曲面点阵结构均由六边形双曲面点阵单胞在xoy平面内延拓形成；每一过渡层a分别连接六边形双曲面点阵层b和六边形双曲面点阵层c，六边形双曲面点阵层b的单胞尺寸为2L，六边形双曲面点阵层c的单胞尺寸为L，过渡层a的单胞高度为H。本发明通过在两层不同单胞尺寸的点阵结构之间设置过渡层，可以同时改变点阵单胞杆件的截面尺寸和点阵单胞尺寸，使得结构在设计时可以同时考虑点阵单胞尺寸以及杆件截面尺寸对结构整体性能的影响，达到提高力学性能的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带过渡层的变单胞尺寸梯度点阵结构，其特点是包括N层六边形双曲面点阵结构和N-1层过渡层。其中，每层六边形双曲面点阵结构均由六边形双曲面点阵单胞在xoy平面内延拓形成；每一过渡层a单胞分别连接一个边长为2L的双曲面点阵层b单胞和四个边长为L的双曲面点阵层c单胞；过渡层a的单胞高度为H。

所述过渡层a的结点1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12位于同一高度平面，结点13、14、15、16、17、18、19位于同一高度平面；其中，结点1、2、3、4、5、6为一边长为2L的正六边形的六个顶点，结点7、8、9、10、11、12为一边长为L的正六边形的六个顶点，结点13、14、15、16、17、18为一边长为的正六边形的六个顶点；结点1与结点19连接组成的杆、结点2与结点19连接组成的杆、结点3与结点19连接组成的杆、结点4与结点19连接组成的杆、结点5与结点19连接组成的杆、结点6与结点19连接组成的杆、结点7与结点14连接组成的杆、结点7与结点17连接组成的杆、结点8与结点18连接组成的杆、结点8与结点15连接组成的杆、结点9与结点13连接组成的杆、结点9与结点16连接组成的杆、结点10与结点14连接组成的杆、结点10与结点17连接组成的杆、结点11与结点18连接组成的杆、结点11与结点15连接组成的杆、结点12与结点13连接组成的杆、结点12与结点16连接组成的杆、结点13与结点19连接组成的杆、结点14与结点19连接组成的杆、结点15与结点19连接组成的杆、结点16与结点19连接组成的杆、结点17与结点19连接组成的杆、结点18与结点19连接组成的杆共同组成了一个过渡层单胞。