[发明专利]一种分层拉胀蜂窝的抗冲击梯度吸能方法及装置

说明书

本发明公开了一种分层拉胀蜂窝的抗冲击梯度吸能方法，是使用分层拉胀蜂窝的第一吸能结构和第二吸能结构替代常规单层蜂窝的吸能结构，分两级吸收完全部的碰撞能量，利用该方法能够降低碰撞时的最大初始峰值载荷，进一步提高能量吸收能力。本发明还公开了一种分层拉胀蜂窝的抗冲击梯度吸能装置，包括主体架、连接块、触发杆以及分别具有分层拉胀蜂窝的第一吸能结构和第二吸能结构，所述连接块滑动套设于所述主体架上，所述第一吸能结构和第二吸能结构位于所述的主体架内，所述的触发杆位于所述连接块两侧并连动所述第一吸能结构和第二吸能结构，该装置相对传统的单层蜂窝吸能结构具有更好的抗冲击性能、吸收更多碰撞能量的特点。

技术领域

本发明涉及能量吸收技术领域，更具体地说，它涉及一种分层拉胀蜂窝的抗冲击梯度吸能方法及装置。

背景技术

安全性研究已成为汽车技术研究中最为重要的环节，其中，汽车被动安全性当中的碰撞安全已成为目前国内外研究的热点，对以耗散碰撞动能的能量吸收结构和材料的相关研究越来越受到重视。泊松比指的横向应变对轴向应变的比值。通常情况下，材料都变现为正泊松比，而拉胀材料(也称负泊松比材料)，与普通正泊松比材料在拉伸时垂直于拉伸方向变窄，压缩时垂直于拉伸方向变宽的原理恰恰相反，指的是当材料拉伸时，垂直于拉伸方向变宽，而压缩时垂直于拉伸方向变窄(如图1所示)。

蜂窝网格结构材料具有质轻、抗冲击等优点,广泛应用在包装、承重、抗冲击等领域。对于常见的蜂窝多孔材料,其应力应变曲线呈现出三阶段特征,分别为弹性变形区,塑性平台区以及致密区。其能量吸收可以表述为致密区之前的弹性变形区和塑性平台区曲线与应变坐标的包围面积(见图2)。

常规的抗冲击吸能方法是采用蜂窝网格结构的正松泊比材料形成单级单层抗冲击结构，通过单层蜂窝的变形吸收能量，在吸收相同能量的情况下，常规的单层蜂窝抗冲击结构，其初始峰值载荷大，而初始峰值直接影响到乘员的伤害，因此，有必要采取方法和措施降低其初始峰值载荷。

发明内容

本发明的前一目的在于提供一种分层拉胀蜂窝的抗冲击梯度吸能方法，利用该方法能够降低碰撞时的最大初始峰值载荷，进一步提高能量吸收能力。

本发明的后一目的在于提供一种分层拉胀蜂窝的抗冲击梯度吸能装置，该装置相对现有结构具有更好抗冲击性能、吸收更多碰撞能量的特点。

本发明前一技术方案如下：是使用分层拉胀蜂窝的第一吸能结构和第二吸能结构替代常规单层蜂窝的吸能结构，分两级吸收完全部的碰撞能量。

进一步地，所述的第一吸能结构以吸能力逐层递增的梯度吸能方式吸收能量，所述的第二吸能结构以吸能力逐层递减的梯度吸能方式吸收能量。

进一步地，该方法包括如下步骤：

(1)当受到撞击时，连接块通过触发杆拉动第一吸能结构压缩，吸收部分碰撞能量；

(2)当触发杆触碰到第二吸能结构时，触发杆与第一吸能结构分离，耗散吸收的部分碰撞能量；

(3)连接块通过触发杆继续拉动第二吸能结构压缩，使剩余的碰撞能量完全吸收。

本发明的后一技术方案如下：

一种分层拉胀蜂窝的抗冲击梯度吸能装置，包括主体架、连接块、触发杆以及分别具有分层拉胀蜂窝的第一吸能结构和第二吸能结构，所述连接块滑动套设于所述主体架上，所述第一吸能结构和第二吸能结构位于所述的主体架内，所述的触发杆位于所述连接块两侧并连动所述第一吸能结构和第二吸能结构。

进一步地，所述第一吸能结构和第二吸能结构的分层拉胀蜂窝均由多个截面呈内凹六边形的元胞组合构成。

进一步地，所述第一吸能结构的分层拉胀蜂窝由三层内凹角度逐层梯度递增的元胞衔接构成，所述第二吸能结构的分层拉胀蜂窝由三层内凹角度逐层梯度递减的元胞衔接构成。