一种新型负泊松比车用安全带.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CN112572340A(43)申请公布日2021.03.30(21)申请号201910937637.6(22)申请日2019.09.30(71)申请人河北工业大学地址300401天津市北辰区双口镇西平道5340号(72)发明人刘海涛王梁徐那(51)Int.Cl.B60R22/12(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图3页(54)发明名称一种新型负泊松比车用安全带(57)摘要本发明涉及一种负泊松比蜂窝结构，可应用于汽车安全带设计。新的负泊松比蜂窝结构，将蜂窝形状设计为交错排布的交叉型蜂窝结构，纵向采用内凹六边形结构，内凹六边形呈上下对称的燕尾(1)形状，在燕尾头部(2)处融合星型结构，星型结构呈左右对称，并从中间凹角处分开。当结构上下两端受到较大拉应力时，内凹六边形的斜边(4)将受压发生内凹，进而对星型结构的上侧边(3)产生向内的拉力，星型结构处的凹角(5)被拉大，横向距离增大，从而呈现拉胀效应。本发明设计巧妙，在保证安全带足够强度的前提下，通过负泊松比结构独特的拉胀效应，解决了传统安全带在紧急制动时对人体的伤害。CN112572340ACN112572340A权利要求书1/1页1.一种星型-内凹交叉型蜂窝结构安全带，其特征在于，由一种星型-内凹交叉型蜂窝结构单胞阵列而成。2.根据权利要求1所述的星型-内凹交叉型蜂窝结构单胞，其特征在于：由内凹六边形蜂窝结构和星型蜂窝结构巧妙结合：纵向采用内凹六边形结构，横向采用四阶-星型结构。内凹六边形呈上下对称的燕尾形状，在内凹六边形的凹角顶点处断开外接星型结构，星型结构呈左右对称四角星形状，并从内凹角处断开与内凹六边形相连。星型结构在纵向也是对称结构。新的负泊松比蜂窝结构，将蜂窝形状设计为交错排布的交叉型蜂窝结构，纵向采用内凹六边形结构，内凹六边形呈上下对称的燕尾(1)形状，在燕尾头部(2)处融合星型结构，星型结构呈左右对称，并从中间凹角处分开。当结构上下两端受到较大拉应力时，内凹六边形的斜边(4)将受压发生内凹，进而对星型结构的上侧边(3)产生向内的拉力，星型结构处的凹角(5)被拉大，横向距离增大，从而呈现拉胀效应。3.根据权利要求2所述的星型-内凹交叉型蜂窝结构单胞，其特征在于，所述的星型结构尖端夹角为θ，内凹六边形的腰部斜杆长度为l，宽度为t。所述的内凹结构尾部的长度为L，宽度为2t，底角为α。4.根据权利要求2所述的星型-内凹交叉型蜂窝结构单胞，其特征在于，所述凹角处为尖角或圆角。5.根据权利要求2所述的星型-内凹交叉型蜂窝结构单胞，其特征在于，所述变形杆为恒定截面或可变截面。6.根据权利要求2所述的星型-内凹交叉型蜂窝结构单胞，其特征在于，所述变形杆为实心材料或空心材料。7.根据权利要求2所述的星型-内凹交叉型蜂窝结构单胞，其特征在于，所述杆件由冲压、挤压或打印成型的方式制成。8.根据权利要求1所述的星型-内凹交叉型蜂窝结构安全带，其特征在于，所述安全带的制备材料为锦纶、维纶、聚酯纤维或蚕丝料。2CN112572340A说明书1/2页一种新型负泊松比车用安全带技术领域[0001]本发明涉及结构设计及应用领域，特别是一种新型负泊松比车用安全带。背景技术[0002]泊松比是指材料在拉伸或压缩时横向与纵向应变的负比值。正的泊松比是指，当在纵向上对物体上施加拉伸作用力时，物体在横向方向收缩。对于大多数传统材料来说，其泊松比为正值。相反地，负泊松比是指当在纵向上给物体施加拉伸力的时，其横向方向也膨胀。负泊松比材料也被称为“拉胀”材料。泊松比是一种弹性常数，不受材料尺寸的影响。目前，乘用汽车广泛采用三点式安全带保护乘员。在汽车发生碰撞时，通过被锁紧的安全带织带将乘员“束缚”在座椅上，限制乘员的前移量，以避免乘员与汽车内饰发生二次碰撞或被甩出车外。作为主要的乘员约束保护装置，安全带是目前最有效的汽车被动安全装置，在减少交通事故死亡人数和减轻乘员伤害程度方面具有极佳效果。[0003]现有的汽车安全带织带主要采用尼龙或聚脂纤维材料编织而成，表面光滑，具有较高的强度、延伸性和良好的能量吸收特性。但是，这种通用安全带织带在被锁止后，在人体较大的冲击加速度作用下，会因纵向拉伸产生横向缩窄变形，使得与人体胸部和腹部发生作用的织带面积减小。在汽车碰撞加速度较大，乘员对织带的冲击压力较高时，织带作用面积的减小会对接触躯干产生过大的压强，有可能造成乘员胸部和腹部过度压缩，严重时会对内脏造成伤害，甚至危及生命。由于传统安全带织带材料的正泊松比特性，使其不能克服以上缺点，降低了安全带装置的整体保护效果。[0004]现有的安全带设计主要存在的主要问题有：[0005]1)受材料限制，安全带弹性变形属于拉缩变形，回复程度低。[0006]2