[实用新型]一种具有多重负泊松比效应的多功能紧固件

说明书

本实用新型公开了一种具有多重负泊松比效应的多功能紧固件，包括紧固件顶部、紧固件圆管部分和紧固件尾部；所述紧固件顶部为若干个均匀分布的负泊松比弧形内凹结构；每个弧形的内凹角最外侧距圆管外侧的距离为(D₃‑D₂)/2，它与圆管外径的关系满足：D₂/20≤(D₃‑D₂)/2≤D₂/8，且2mm≤(D₃‑D₂)/2；每个弧形内凹角θ的范围为50°～70°；所述紧固件顶部弧形内凹杆件个数N₁满足：9≤N₁≤25；所述紧固件圆管部分由负泊松比的外部圆管及负泊松比的支撑结构组合形成，所述外部圆管沿圆周方向负泊松比单元个数N₂应满足：N₂≥6且N₂为偶数。本实用新型紧固件具有很好的固定和防松脱的作用。

技术领域

本实用新型涉及一种通过利用负泊松比结构生成头部和管状部分具有多重负泊松比特性的紧固件，属于新材料和新结构领域。

背景技术

泊松比又称横向变形系数，是表征材料在轴向受力时其横向变形的参数。生活中常见的材料都具有正的泊松比，即受压时横向膨胀，受拉时横向收缩。而具有负泊松比特性的材料与之相反，在受压时其横向发生收缩而受拉时横向发生膨胀，因此负泊松比材料也被称为拉胀材料。负泊松比材料在某些力学特性方面比传统的正泊松比材料更加优异，如抗剪承载力、抗断裂性能、吸能耗能能力、抗凹陷性能等。因此负泊松比材料具有很广阔的应用前景，尤其是与传统工业设计的结合，有助于带来工业设计和产业的革新。

负泊松比材料常常具有多孔的微结构，对制造的精度也要求更高。传统的制造技术很难达到其精度和复杂程度。而3D打印技术，亦被称为增材制造技术，摆脱了传统制造技术对复杂结构制作工艺的限制，可以打印出形状复杂多变的各类材料。因此将复杂多变的多重负泊松比结构和先进的3D打印技术相结合生产出具有实际应用价值的负泊松比工业产品具有现实意义。

本实用新型根据用途，对紧固件各组成部分的负泊松比结构进行组合设计，且将3D打印制造工艺引入到复杂多变的负泊松比紧固件的制造中，可以实现复杂紧固件的一体化成型。这种紧固件由于头部内凹角的设计，在推入时头部会发生整体收缩，使尖端部分很容易推入；而在拔出时，头部的阻力以及管状部分膨胀变形产生的摩擦力有效的防止了紧固件的向外滑动。因此，该紧固件结构设计合理，且制造方便、轻便美观、节约材料的优点，具有重要的工程意义和一定的应用价值。

实用新型内容

为了改进现有紧固件设计，本实用新型目的是提出一种结构设计合理、更易推入更难拔出、防松脱效果更优、制造成本更低、更加轻便美观的一体化紧固件。

本实用新型采用的技术方案为：一种具有多重负泊松比效应的多功能紧固件，包括紧固件顶部、紧固件圆管部分和紧固件尾部；

所述紧固件顶部为若干个均匀分布的负泊松比弧形内凹结构，可以保证头部受到挤压时，侧向能够发生均匀的收缩，使紧固件很容易被推入；

每个弧形的内凹角最外侧距中和轴的距离为D₃，圆管部分外径为D₂，每个弧形的内凹角最外侧距圆管外侧的距离为(D₃-D₂)/2，它与圆管部分外径的关系满足：D₂/20≤(D₃-D₂)/2≤D₂/8，且2mm≤(D₃-D₂)/2；顶部分布式的弧形结构保证了头部的负泊松比特性，每个弧形内凹角θ的范围为50°～70°；

所述紧固件顶部弧形内凹杆件个数N₁满足：9≤N₁≤25；