[发明专利]折成吸能管的单自由度可无限扩展剪纸结构及其扩展方法

说明书

本发明涉及一种折成吸能管的单自由度可无限扩展剪纸结构及其扩展方法，包括一类具有3个连接边的三角形模块和一类具有4个连接边的六边形模块，处于非边缘的三角形模块的底边与另一个三角形模块的底边相连，处于非边缘的六边形模块的上底边与另一个的上底边相连，处于非边缘的六边形模块的下底边与另一个的下底边相连；处于非边缘的六边形模块的右下腰边与一个三角形模块的左侧边相连，其左下腰边与另一个三角形模块的右侧边相连；依次连接形成单闭环的4个六边形模块和2个三角形模块之间将产生1个镂空四边形，组成剪纸结构的基础单元；该剪纸结构在连接边处设立转动副，在折展过程中为单自由度，具有操作性好，可重复收拢展开性好的优点。

技术领域

本发明涉及一种折成吸能管的单自由度可无限扩展剪纸结构及其扩展方法。

背景技术

在实际工程中，例如汽车、飞机、火车等，广泛应用到薄壁管吸能装置来吸收冲击能量，以减少碰撞事故的破坏。在过去的几十年里，车辆中的吸能装置大多是应用方管和圆管，但这些管子并不具有良好的防撞性能。因此有人提出将折纸图案加入结构中，来改善管子的吸能性能。在这些折纸图案中，钻石型图案能明显改善管子的吸能性能。

折纸图案的吸能管由于板块间的连接多为塑料铰链，提供了良好的吸能性，板块为简单图形的工艺件易于制造。但是由于整体结构的连接是类似折纸折痕，这使得在从基础工艺件组装成管状结构时难以加工，所以这种折纸图案吸能管难以得到广泛应用。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种折成吸能管的单自由度可无限扩展剪纸结构及其扩展方法，不仅结构合理，而且可重复收拢展开性好。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：折成吸能管的单自由度可无限扩展剪纸结构，包括一类具有3个连接边的三角形模块和一类具有4个连接边的六边形模块，两类模块设置若干经连接边对接，六边形模块包括有上底边、下底边，与下底边相邻的左下腰边、右下腰边，与上底边相邻为左上腰边、右上腰边，其中两底边、左下腰边及右下腰边作为连接边，三角形模块的三边均作为连接边，上述连接边处于剪纸结构非边缘时连接且仅连接两个相邻模块，处于非边缘的三角形模块的底边与另一个三角形模块的底边相连，且这两个三角形模块完全相同；处于非边缘的六边形模块的上底边与另一个六边形模块的上底边相连，处于非边缘的六边形模块的下底边与另一个六边形模块的下底边相连，且这两个六边形模块完全相同；处于非边缘的六边形模块的右下腰边与一个三角形模块的左侧边相连，其左下腰边与另一个三角形模块的右侧边相连；依次连接形成单闭环的4个六边形模块和2个三角形模块之间将产生1个镂空四边形，组成剪纸结构的基础单元，其中该四边形始终由该四个六边形模块中相邻的上腰边组成，且沿水平方向连续布置；展开呈平面状态下，多个镂空四边形呈现“井”字型排布；所有模块连接边上均设于转动副以活动连接，且连接边两两重合。

进一步的，所述三角形模块底边与六边形模块下底边处于同一水平线上，所述六边形模块的左上腰边与左下腰边相邻，右上腰边与右下腰边相邻，下底边与左、右两下腰边的夹角分别为左底角、右底角，上底边与左、右两上腰边的夹角分别为左顶角、右顶角，两条左腰边的夹角为左腰角，两条右腰边的夹角为右腰角。

进一步的，所述三角形模块与六边形模块各边长度满足以下条件①：同类模块完全相同，即所有三角形模块完全相同，所有六边形模块完全相同；六边形模块的左下腰边与三角形模块的右侧边等长，六边形模块的右下腰边与三角形模块的左侧边等长；整体结构展开呈平面状态下，所有三角形模块顶角的角平分线垂直于任意相邻六边形模块的上底连接边；该条件下的基础单元中心对称，其镂空的四边形为菱形且整体结构中的菱形全等。