[发明专利]一种加强单胞结构及其制备方法与应用、夹芯板

说明书

本发明提供了一种加强单胞结构及其制备方法与应用、夹芯板，属于增材材料技术领域。本发明提供的加强单胞结构包括八角点阵结构和BCC体心立方晶格结构；受力模式看八角点阵结构是由相同的40根杆件组成；从空间所占总体积看八角点阵结构是由相同的28根杆件组成；BCC体心立方晶格结构的杆件与八角点阵结构内层八面体的8根杆件相接触。本发明通过BCC体心立方晶格结构强化八角点阵结构在受外力的过程中容易出现屈曲的部位，从而提升八角点阵结构整体的刚度。利用上述加强单胞结构制备的夹芯板不仅能够在爆炸冲击过程中作为吸能结构，吸收来自外界爆炸冲击波的产生的能量，同时在对抗弹片等异物高速冲击时，其抗侵彻能力也十分出众。

技术领域

本发明涉及增强材料技术领域，尤其涉及一种加强单胞结构及其制备方法与应用、夹芯板。

背景技术

夹芯板由密度极高的上、下面板与相对密度较低的夹芯部分组成。夹芯板与同等体积、同等材料的实体相比较，具有轻质、高强度、高比能量吸收比等特点。同时，在夹芯层内部空隙处加入陶瓷、树脂橡胶、泡沫铝等不同的材料还可以进一步提升其抗爆吸能、抗侵彻等特点，同时加入雷达吸波材料还可具有隐身材料的特性。

在安全防护领域，由单胞阵列后与上、下面板组合制造出的夹芯三明治点阵结构已经被广泛应用。例如金字塔单胞材料、KAGOME单胞材料、BCC体心立方晶格材料、FCC面心立方晶格材料、蜂窝材料、波纹板等等。这些结构各自具有不同的特点，但是都无法胜任对抗爆、抗侵彻、抗冲击的三大领域。蜂窝板虽然加入泡沫铝或其他材料可以勉强应对抗爆、抗侵彻问题(结构整体质量增加)，但对于垂直90°的正面高速碰撞依然无法达到安全标准。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于一种加强单胞结构及其制备方法与应用、夹芯板及其制备方法。本发明提供的加强单胞结构具有极其稳定的结构，将其作为夹芯板的夹芯结构，不仅能够在爆炸冲击过程中作为吸能结构，吸收来自外界爆炸冲击波的产生的能量，同时在对抗弹片等异物高速冲击时，其抗侵彻能力也十分出众。

本发明提供了一种加强单胞结构，包括八角点阵结构和BCC体心立方晶格结构；从受力模式角度分析：所述八角点阵结构是由完全相同的40根杆件组成；从空间所占总体积角度分析：所述八角点阵结构是由完全相同的28根杆件组成；所述BCC体心立方晶格结构由完全相同的4根杆件组成；所述BCC体心立方晶格结构的杆件与八角点阵结构内层八面体的8根杆件相接触。

优选地，所述杆件的横截面为圆形或矩形。

优选地，所述八角点阵结构的节点、所述BCC体心立方晶格结构的节点、所述八角点阵结构和BCC体心立方晶格结构相接触的节点为增强节点。

优选地，当所述杆件的横截面为圆形时，所述增强节点的直径≥杆件直径的2倍。

本发明还提供了上述技术方案所述的加强单胞结构的制备方法，包括以下步骤：

将焊枪固定在数控机床的主轴上，并在数控机床内输入成品参数；

启动焊机，采用焊枪对基板进行预热；

启动送丝机，将丝材送至焊枪的下方；

所述焊枪将所述丝材加热，所得熔液下落到基板上形成熔池，开始打印，得到所述加强单胞结构；

所述打印的参数包括：初始阶段峰值电流100～250A，基值电流4～6A，层高为0.3～0.6mm；焊枪的移动速度为500～1000cm/min，送丝速度为40～100cm/min；

所述打印在保护气下进行。

本发明还提供了上述技术方案所述的加强单胞结构的另外一种制备方法，包括以下步骤：

采用激光选区熔化技术打印，得到加强单胞结构。