[发明专利]一种高吸能效率的轻质复合结构

说明书

本发明提出了一种高吸能效率的轻质复合结构，涉及轻质结构设计技术领域。该结构由壳体和多孔材料组成，多孔材料和壳体无缝结合。如摘要附图所示，该结构沿第一方向具有层状构型，每一层壳体沿第二方向具有周期性排列的长方形空腔，空腔中填充所述多孔材料；沿第一方向相邻两层的长方形空腔交错排列；其中所述第一方向和所述第二方向相互垂直。该结构在受到压缩载荷或冲击力作用时，通过壳体空腔层状交错的结构形式，加强了壳体‑多孔材料交互作用，提升了该结构的能量吸收能力。

技术领域

本申请涉及轻质结构设计技术领域，具体而言，涉及一种高吸能效率的轻质复合结构。

背景技术

随着工业技术的发展，人们对个人生命财产、精密仪器、公共设施的保护提出了更高的要求，这就需要防护结构有着良好的耐撞性。通常情况下，结构耐撞性与其质量成正相关性。然而增加质量，往往会增加经济成本。多孔材料因为其质量轻、比吸能高的特点，常被用于防护结构的设计。研究者们发现，将多孔材料和壳体结合在一起。在受压缩或者冲击时，壳体与多孔材料之间会产生一种交互作用，可将整体结构的吸能效率提高。在专利CN107448528A公开了一种高能量吸收率和良好缓冲能力的复合轻质结构，将多孔结构填充于球壳结构中，提高了能量吸收效率。但目前的多孔填充夹芯结构或多孔填充壳结构中，壳的结构形式相对单一，壳体往往是常规的方形壳、圆管等。为充分利用壳体与多孔材料之间的交互作用，进而提高整体结构的吸能性能，需在壳体的结构形式上，进行进一步的创新。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种高吸能效率的轻质复合结构；将利用壳体空腔层状交错的结构形式，在受到冲击时，该结构通过这种结构形式，增强了壳体与多孔材料之间的交互作用，提升了能量吸收能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括壳体与多孔材料，其特征在于壳体是层状构型且具有空腔；多孔材料是由杆、面组成的，具有一定空隙率的周期性结构；或所述多孔材料是由杆、面组成的，具有一定空隙率的随机多孔结构。

所述的高吸能效率的轻质复合结构，该结构壳体具有空腔，壳体在第一方向具有层状构型，每一层壳体的长方形空腔沿第二方向周期性排列；沿第一方向相邻两层的长方形空腔交错排列；其中所述第一方向和所述第二方向相互垂直。多孔材料填充在壳体的长方形空腔内，并与壳体无缝结合。

有益效果。

本发明提出了一种高吸能效率的轻质复合结构。该结构由壳体和多孔材料组成，多孔材料与壳体无缝结合。如图1所示该结构壳体在第一方向具有层状构型，每一层内在第二方向有着周期性排列的长方形空腔。沿第一方向相邻两层内的长方形空腔，在同一平面内平行交错排列。多孔材料填充于空腔中，且与空腔无缝结合。所示第一方向，第二方向相互垂直。在冲击压缩载荷作用下。壳体精巧的结构形式，更充分地利用了壳体与多孔材料的交互作用。提升了整体结构的能量吸收效率。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种高吸能效率的轻质复合结构做进一步说明。

图1为本发明一种高吸能效率的轻质复合结构示意图；

图2为本发明一种高吸能效率的轻质复合结构局部示意图

图3为本发明多孔材料填充入壳过程示意图；

图4为本发明示例多孔材料示意图

1.壳体2.多孔材料

具体实施方式

本实施例是一种高吸能效率的轻质复合结构。