[发明专利]一种内锁装配式三维重入蜂窝型负泊松比立体网格

说明书

一种内锁装配式三维重入蜂窝型负泊松比立体网格，其整体上由若干重入蜂窝单胞单元以阵列形式构成，重入蜂窝单胞单元在水平X轴方向和水平Y轴方向的投影为二维重入蜂窝结构，重入蜂窝单胞单元在垂直Z轴方向的投影为十字形结构；内锁装配式三维重入蜂窝型负泊松比立体网格，其整体由六种零件通过拼合组装方式制成，这六种零件分别为横向底层个字形零件、横向中间门形零件、横向顶层个字形零件、纵向底层几字形零件、纵向中间门形零件及纵向顶层门形零件，六种零件均为板梁式结构。本发明降低了负泊松比立体网格的制作难度，更便于安装、维修和拆卸，具有良好的抗剪切性、抗断裂性、抗压痕性、吸能特性，更有助于该负泊松比立体网格的生产和应用。

技术领域

本发明属于负泊松比结构设计技术领域，特别是涉及一种内锁装配式三维重入蜂窝型负泊松比立体网格。

背景技术

负泊松比是指材料的横向应变与纵向加载方向应变的负比值，而大多数材料的泊松比为正值，通常在0.2～0.5之间。对于具有负泊松比的材料来说，其在受到轴向压缩时横向收缩，或者在受到轴向拉伸时横向膨胀。常见且典型的负泊松比结构有重入蜂窝型和双箭头型。负泊松比材料具有许多优越的性能，如抗剪切性、抗断裂性、同步性、可变渗透率和能量吸收能力。

目前，负泊松比效应来源于材料构造上的特殊变形机制，其高孔隙率且大变形的特点，使得负泊松比材料在承载能力与弹性模量上极为受限。因此，有些研究注重于在孔隙间填充高强基体，以改善结构承载能力。然而，针对普通的二维负泊松比结构，其拉伸形成的管状胞群在填充高强基体的复合材料时对接触面要求高，且整体承载能力依旧受限于负泊松比材料自身强度。

相对于此，传统的三维负泊松比网格的杆式设计，则弥补了材料接触面的不足，单元间基体连续性也使得整体承载能力更依赖于基体强度，此外负泊松比结构变形也由弯曲主导转为拉伸主导，这更有效地放大了两种材料自身性能上的优点。

为此，申请号为201910722918.X的中国专利申请，公开了一种双箭头型负泊松比结构体，但相对于该专利申请中的双箭头型负泊松比结构，重入蜂窝型负泊松比结构在相对密度相似的情况下，具有更强烈的负泊松比响应，并且该专利申请中的单元式构件在横向受拉荷载承载能力上仍较为不足。此外，申请号为201810067974.X的中国专利申请，公开了一种基于内凹六边形单元的负泊松比结构部件，其虽然属于重入蜂窝型负泊松比结构，但其三维负泊松比网格因采用悬空杆件和向上倾斜的重入斜杆，导致该负泊松比结构制作难度过高，从而限制了该负泊松比结构的生产和应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种内锁装配式三维重入蜂窝型负泊松比立体网格，采用板梁式零件以内锁装配方式进行组装制作，大幅度降低了负泊松比立体网格的制作难度，而且更便于安装、维修和拆卸，制作好的负泊松比立体网格具有良好的抗剪切性、抗断裂性、抗压痕性、吸能特性，更有助于该负泊松比立体网格的生产和应用，并且具有制作工艺简单、制作成本低廉的特点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种内锁装配式三维重入蜂窝型负泊松比立体网格，其整体上由若干重入蜂窝单胞单元以阵列形式构成，所述重入蜂窝单胞单元在水平X轴方向和水平Y轴方向的投影为二维重入蜂窝结构，重入蜂窝单胞单元在垂直Z轴方向的投影为十字形结构。

所述重入蜂窝单胞单元在水平X轴方向和水平Y轴方向的二维重入蜂窝结构投影包括上中心竖直支杆、第一上斜支杆、第二上斜支杆、下中心竖直支杆、第一下斜支杆、第二下斜支杆、第一侧竖直支杆及第二侧竖直支杆；所述上中心竖直支杆底端与第一侧竖直支杆顶端通过第一上斜支杆相连，上中心竖直支杆底端与第二侧竖直支杆顶端通过第二上斜支杆相连；所述下中心竖直支杆顶端与第一侧竖直支杆底端通过第一下斜支杆相连，下中心竖直支杆顶端与第二侧竖直支杆底端通过第二下斜支杆相连。