[发明专利]夹芯吸能装置

说明书

技术领域

本发明涉及吸能技术，特别是一种夹芯吸能装置。

背景技术

空间点阵夹芯吸能结构是一种通过塑性大变形来耗散冲击载荷能量的有效吸能结构。夹芯结构一般为多孔金属结构。与传统单层板相比，面板夹芯结构具有较高比强度、比刚度，同时具有减震、隔温、吸声等功能。在满足力学性能要求的情况下减轻了结构重量，降低了成本。面板夹芯结构通常用于轻质化结构的优化设计，在工程中有着大量应用。

传统的点阵夹芯板一般通过结构件的塑性大变形吸能。目前比较普遍的夹芯结构有：蜂窝型、波浪型、金字塔型等。优化点阵夹芯板的方法一般分为两类：一类是通过改变夹芯空间结构达到优化目的；另一类是通过改变芯材的材质来优化吸能效果，比如芯材为泡沫、实心陶瓷等材料来提高吸能性能，可提高原有结构的吸能效果。

传统点阵夹芯板以及泡沫夹芯板主要通过面板与夹芯材料塑性变形的方式吸收能量，夹芯板具有一定的强度和刚度，但是整体吸能效果不理想。而夹芯材料为实心时，吸能效果明显提高，但是结构的抗振性能较差。因此，现有的夹芯板结构不能同时满足结构的强度、刚度、抗振、抗冲击吸能性能。

发明内容

本发明提供一种夹芯吸能装置，用于克服现有技术中的缺陷，在保持传统点阵夹芯板原有的优良性能基础之上，提高夹芯吸能装置的抗振和抗冲击能力。

本发明提供一种夹芯吸能装置，包括上面板、下面板、侧板以及芯板层，所述芯板层填充在所述上面板、下面板、侧板围设形成的密闭空间内，所述芯板层包括芯材和填充在所述芯材之间和/或填充在所述芯材与所述密闭空间之间的剪切增稠流体材料。

作为上述方案的实施例一：

所述芯材呈空间点阵状布置。

作为实施例一的一种优选方案：

所述芯材由多个第一节点单元彼此连接呈网状；每个所述第一节点单元包括三根以上呈空间形状布置的芯材棒，所述芯材棒的一端均连接在同一个节点上，所述芯材棒的另一端分别连接在与该节点相邻且方向相对的不同节点上；位于上方的所述节点与所述上面板连接，位于下方的所述节点与所述下面板连接。

作为实施例一的另一种优选方案：

所述芯材包括多个彼此分离的第二节点单元，所述第二节点单元包括三根以上呈空间形状布置的芯材棒，所述芯材棒彼此交叉于同一个节点，所述节点均位于所述芯材棒的中部，所述芯材棒的一端均与所述上面板连接，所述芯材棒的另一端均与所述下面板连接。

作为上述方案的实施例二：

所述芯材呈开孔泡沫状或蜂窝状。

在上述所有方案的基础上：

所述剪切增稠流体材料为STF。

在上述所有方案的基础上：

所述上面板、下面板的材质为金属、陶瓷或塑料，所述侧板的材质为金属。

本发明提供的夹芯吸能装置，芯材与上面板、下面板、侧板围设形成的密闭空间之间具有填充空间，剪切增稠液体材料就填充在芯材与密闭空间之间的填充空间内，这样芯板就由芯材和剪切增稠流体材料共同构成，当吸能装置受到外来冲击物作用时，上面板、下面板、侧板以及芯材结构会发生快速变形，从而对芯板中填充的剪切增稠流体材料施加快速剪切作用，剪切增稠流体材料在较高剪切应变率下粘度快速升高，从而快速耗散冲击能，外来冲击能主要被两部分消耗，一部分是面板、侧板以及芯材结构的变形能，另一部分是由于剪切增稠流体材料在剪切作用下的高粘性耗散能；从而具有较高的比强度、比刚度、防振及吸能能力；初步实验结果表明，相比于没有填充剪切增稠流体材料的吸能装置其吸能能力提高了45％，且防振能力提升了50％以上。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的夹芯吸能装置的截面图；

图2为本发明实施例二提供的夹芯吸能装置的立体结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的夹芯吸能装置的立体结构示意图；

图4为本发明实施例四提供的夹芯吸能装置的立体结构示意图；

图5为本发明实施例五提供的夹芯吸能装置的立体结构示意图；

图6为本发明实施例五提供的夹芯吸能装置的立体结构示意图。

具体实施方式

实施例一