[发明专利]一种复合梯度层级类蜂窝夹芯结构

说明书

一种复合梯度层级类蜂窝夹芯结构，包括多组胞元结构，由多组胞元结构依次排列组成蜂窝夹芯结构，所述胞元结构包括一级胞元体，所述一级胞元体包括一级方形胞元件，在一级方形胞元件内连接有四个一级六边形胞元件。本发明能够使得蜂窝结构既满足轻量化设计要求、又拥有良好的抗冲击性能，拓宽蜂窝夹芯结构的应用领域。

技术领域

本发明涉及一种复合梯度层级类蜂窝夹芯结构。

背景技术

层级结构就是在每一级上都有力学特性的结构，当结构在n个级上有力学特性就定义为n级层级结构。如 n = 0，则在物理特性分析时认为其是连续致密的。将层级结构引入到轻质多孔蜂窝结构中形成层级蜂窝结构，具有提高结构强度与能量吸收性能的优点；并且层级蜂窝结构具有良好的可设计性，不同的组合类型会表现出不同的力学性能。

梯度结构是一类非均匀的，且其性能或构型沿长度或厚度方向成梯度分布的一类新型结构。将梯度理念应用在蜂窝夹芯结构上，使得蜂窝结构在空间上构成的要素在某一方向上连续变化，即形成一定的梯变分布，从而得到梯度渐变的结构。与均匀的结构相比，具有梯度变化的蜂窝结构通过选取适当梯度系数和排布方式，当其受到面内冲击时，能够在降低初始应力峰值、增强其抗冲击性能和能量吸收能力等方面发挥更大优势。这样不仅有效降低了局部应力集中，同时保证结构的可靠性。

多孔蜂窝结构是一种具有着复杂性和多样性的综合结构，为满足不同领域的不同需求，多功能易加工蜂窝夹芯结构是当今社会的发展潮流。但是很少有人提出将在结构防护方面具有良好表现的层级结构和梯度理念相结合同时应用在蜂窝夹芯结构上。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种复合梯度层级类蜂窝夹芯结构，使得蜂窝结构既满足轻量化设计要求、又拥有良好的抗冲击性能，拓宽蜂窝夹芯结构的应用领域。

为了解决上述问题，本发明要解决的技术方案为：

一种复合梯度层级类蜂窝夹芯结构，包括多组胞元结构，由多组胞元结构依次排列组成蜂窝夹芯结构，所述胞元结构包括一级胞元体，所述一级胞元体包括一级方形胞元件，在一级方形胞元件内连接有四个一级六边形胞元件。

在一级胞元体内设有二级胞元体，所述二级胞元体包括由四个一级六边形胞元件内壁围合成的二级方形胞元件，在二级方形胞元件内连接有四个二级六边形胞元件。

在二级胞元体内设有三级胞元体，所述三级胞元体包括由四个二级六边形胞元件内壁围合成的三级方形胞元件，在三级方形胞元件内连接有四个三级六边形胞元件。

本发明的技术效果为：

1、其一级方形胞元件通过四个完全相同的六边形与一个外接一级方形胞元件通过优化排列组合而成，二级胞元体由一级胞元体衍化而来，高层级结构层层递推，在满足结构强度的基础上，可使得整体结构特性在组合型类蜂窝层级结构中得以有效利用，达到节省材料的目的，使得在轻质方面表现更加优越，又拥有良好的抗冲击性能，拓宽蜂窝夹芯结构的应用领域。

2、通过改变同级结构的不同部分由四个六边形构成八边形的内接圆的半径R不同构成梯度结构，提高蜂窝夹芯结构的承载力学性能，实现蜂窝夹芯结构的多功能化，拓宽了蜂窝夹芯结构的应用领域。

3、通过灵活合理设计复合梯度层级类蜂窝夹芯结构，提高结构的抗冲击性能，增强夹芯的吸收能量的能力，减轻或者完全避免结构的破坏。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为一级胞元体的结构示意图，

图2为二级胞元体的结构示意图，

图3为三级胞元体的结构示意图，

图4为蜂窝夹芯结构的示意图。