[发明专利]一种三维双箭头负泊松比结构及其嵌锁组装工艺

说明书

本发明提供的是一种三维双箭头负泊松比结构及其嵌锁组装工艺。包括两组二维双箭头元件，两组二维双箭头元件在嵌锁位置有嵌锁槽，第一组二维双箭头元件沿X轴方向等距平行排列分布若干行、相邻第一组二维双箭头元件的间距等于两相邻嵌锁槽之间的距离，第二组二维双箭头元件沿Y轴方向等距排列分布成若干列与第一组二维双箭头元件在嵌锁槽位置处进行嵌锁构成二维元件，二维元件在Z轴方向进行叠加组装够成三维双箭头负泊松比结构。本发明有效减少结构的粘接过程，降低由于粘接引起的装配误差，且易于实现层级梯度。本发明的结构不仅提高装配的效率，而且大幅度增强结构的承载刚度和能量吸收率，拓宽三维双箭头负泊松比结构的使用空间。

技术领域

本发明涉及的是一种三维双箭头负泊松比结构，本发明也涉及一种三维双箭头负泊松比结构的高效成型方法。

背景技术

三维负泊松比结构由于结构复杂而引起制造过程较为困难，制备技术的限制已经成为三维负泊松比结构发展和应用的一个瓶颈。因此，需采用合适的方法来解决三维负泊松比结构的高效加工问题，以便实现大规模的生产应用。现常规的三维负泊松比结构的制作方法由3D打印技术、粘接堆叠法以及嵌锁组装法。3D打印技术为近阶段新兴的一种方法，多数处于试验研究阶段且成本较高，无法对构件进行大规模的加工制造；粘接堆叠法在制作过程中需要逐层使用粘接剂或钎焊料，且需要人为确定装配位置，在生产过程中容易产生装配误差，致使结构在冲击过程中失稳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装配效率高、装配误差小，能提高结构的承载刚度以及能量吸收效率的三维双箭头负泊松比结构。本发明的目的还在于提供一种三维双箭头负泊松比结构的嵌锁组装工艺。

本发明的目的是这样实现的:

本发明的三维双箭头负泊松比结构包括两组二维双箭头元件，两组二维双箭头元件在嵌锁位置有嵌锁槽，第一组二维双箭头元件沿X轴方向等距平行排列分布若干行、相邻第一组二维双箭头元件的间距等于两相邻嵌锁槽之间的距离，第二组二维双箭头元件沿Y轴方向等距排列分布成若干列与第一组二维双箭头元件在嵌锁槽位置处进行嵌锁构成二维元件，二维元件在Z轴方向进行叠加组装够成三维双箭头负泊松比结构。

本发明的三维双箭头负泊松比结构还可以包括：

1.在至少一组二维双箭头元件中设置支撑连杆。

2.第一组二维双箭头元件的嵌锁槽开在上箭头顶点的上侧和下箭头顶点的下侧，第二组二维双箭头元件的嵌锁槽开在上箭头顶点的下侧和下箭头顶点的上侧。

3.在嵌锁位置粘合或者钎焊。

本发明的三维双箭头负泊松比结构嵌锁组装工艺为：

(1)在金属或复合材料面板上设计两组二维双箭头元件，且在两组二维双箭头元件的嵌锁位置设计嵌锁槽；

(2)对金属或复合材料面板表面进行清洗、打磨处理，切割形成第一组二维双箭头元件和第二组二维双箭头元件；

(3)将制作的第一组二维双箭头元件沿X轴方向等距平行排列分布若干行，相邻第一组二维双箭头元件摆放间距等于两相邻嵌锁槽之间的距离，将第二组二维双箭头元件沿Y轴方向等距排列分布成若干列，第一组二维双箭头元件与第二组二维双箭头元件在嵌锁槽位置处进行嵌锁构成二维元件；

(4)对嵌锁完成的二维元件在Z轴方向进行叠加组装成三维双箭头负泊松比结构。

本发明的三维双箭头负泊松比结构嵌锁组装工艺还可以包括：

1.在嵌锁组装的过程中，将粘合剂或者钎焊料涂抹于嵌锁槽处，等待粘合剂固化或者进行钎焊。

2.所述的切割采用数控机床、激光切割或者电火花线切割。