一种Ω形柔性蒙皮蜂窝结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113844636A(43)申请公布日2021.12.28(21)申请号202111214413.6(22)申请日2021.10.19(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号(72)发明人刘书田魏兆栋高仁璟(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人温福雪(51)Int.Cl.B64C1/12(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图10页(54)发明名称一种Ω形柔性蒙皮蜂窝结构(57)摘要本发明属于柔性蒙皮设计领域，提出了一种Ω形柔性蒙皮蜂窝结构，其包括表面蒙皮和Ω形蜂窝胞芯；Ω形蜂窝胞芯上的Ω变形体和承载筋板组成柔性蒙皮蜂窝结构；Ω变形体与承载筋板焊接，承载筋板与表面蒙皮粘接，将机械载荷施加在最外部承载筋板上，受机械载荷作用下Ω变形体发生面内变形，实现对Ω形柔性蜂窝结构的面内大变形操作；同时确保表面蒙皮在承受均布载荷的情况下能够产生连续光滑的变形。本发明极大地改善了传统蜂窝结构在柔性蒙皮技术应用上面内变形不足的缺点，不仅具有可恢复大变形的变形能力，还具有满足表面光滑要求的能力，结构简单实用，易于制备，为大变形蜂窝结构提供了新构型，在柔性蒙皮设计领域具有良好且广泛的应用前景。CN113844636ACN113844636A权利要求书1/2页1.一种Ω形柔性蒙皮蜂窝结构，其特征在于，该Ω形柔性蒙皮蜂窝结构包括表面蒙皮(1)和Ω形蜂窝胞芯(2)；Ω形蜂窝胞芯(2)由单胞(3)周期性排列构成；所述单胞(3)由两个开口相对的Ω变形体(4)和承载筋板(5)组成，Ω变形体(4)和承载筋板(5)相连；表面蒙皮(1)与Ω形蜂窝胞芯(2)间通过承载筋板(5)固定；Ω变形体(4)顶部控制点(6)位于其中轴线上；中部控制点Ⅰ(7)与承载筋板(5)外轮廓线的间距为a；两个中部控制点Ⅱ(8)间水平间距为b；底部控制点(9)位于承载筋板(5)的外轮廓线上；顶部控制点(6)、中部控制点Ⅰ(7)、中部控制点Ⅱ(8)和底部控制点(9)依次相连构成骨架折线(10)，经过参数优化布局拟合出样条曲线，生成Ω变形体(4)的轮廓线，并以中轴线对称放置；所述中部控制点Ⅰ(7)与所述承载筋板(5)外轮廓线的间距a和所述中部控制点Ⅱ(8)之间的水平间距b根据变形程度要求灵活调节。2.根据权利要求1所述的Ω形柔性蒙皮蜂窝结构，其特征在于，采用以直线代替曲线的方法，借助莫尔积分建立一般优化列式用以寻找控制点的分布规律：Tfindx＝(x0,x1,...xn)s.t.Gt≤0t＝1,2,...m其中xi为控制点坐标，Gt是相应的约束条件；li为控制点之间的线段长度；F为固定单胞一端，另一端施加的拉力，y对应拉伸的位移；E为材料的弹性模量，I为中间变形体部分横截面的惯性矩。3.根据权利要求2所述的Ω形柔性蒙皮蜂窝结构，其特征在于，由于Ω变形体(4)的对称性，取其1/4为研究对象，带有承载筋板(5)的一端固定，另一端拉伸；以底部控制点(9)为原点，设立XY坐标轴；Ω变形体(4)中轴线方向为X向，两个Ω变形体(4)相对向为Y向；顶部控制点(6)的坐标是中部控制点Ⅰ(7)和中部控制点Ⅱ(8)的坐标分别为(x2,a)和产生下式：Tfindx＝(x1,x2)其中x0＝0，n＝3；l为控制点之间的线段长度；F为固定单胞一端，另一端施加的拉力；y对应拉伸的位移；E为材料的弹性模量；I为中间变形体部分横截面的惯性矩；优化的2CN113844636A权利要求书2/2页数值结果为x1→0,根据优化结果的规律，连接控制点绘制Ω形状，并保证变形体轮廓线严格不超出边界线。4.根据权利要求1、2或3所述的Ω形柔性蒙皮蜂窝结构，其特征在于：所述表面蒙皮(1)与承载筋板(5)的连接方式为粘接，所述Ω变形体(4)和承载筋板(5)的连接方式为焊接。5.根据权利要求1、2或3所述的Ω形柔性蒙皮蜂窝结构，其特征在于，所述表面蒙皮(1)材质为超弹性材料，所述Ω形蜂窝胞芯(2)的材质为超弹性材料，硬度和强度高于表面蒙皮(1)。6.根据权利要求4所述的Ω形柔性蒙皮蜂窝结构，其特征在于，所述表面蒙皮(1)材质为超弹性材料，所述Ω形蜂窝胞芯(2)的材质为超弹性材料，硬度和强度高于表面蒙皮(1)。7.根据权利要求1、2、3或6所述的Ω形柔性蒙皮蜂窝结构，其特征在于，所述Ω形蜂窝胞芯(2)内填充轻质缓冲泡沫材料，用于减缓表面蒙皮(1)受载凹陷的挠度，提高表面蒙皮的光滑度。8.根据权利要求4所述的Ω形柔性蒙皮蜂窝结构，其特征在于，所述Ω形蜂窝胞芯(2)内填充轻质缓冲泡沫材料，用于减缓表面蒙皮(1)受载凹陷的挠度，提高表面蒙皮的光滑度。9.根据权利要求5所述的Ω形柔性蒙皮蜂窝结构，其特征在于，所述Ω形蜂窝胞芯(2)