一种双材料大刚度多孔负泊松比胞元及其结构部件.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CN108389258A(43)申请公布日2018.08.10(21)申请号201810164459.3(22)申请日2018.02.28(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(72)发明人李东马杰(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人马海芳(51)Int.Cl.G06T17/20(2006.01)G06T17/10(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种双材料大刚度多孔负泊松比胞元及其结构部件(57)摘要一种双材料大刚度多孔负泊松比胞元及其结构部件，为弹性材料科学技术领域。该一种双材料大刚度多孔负泊松比胞元，为回形结构，包括两条镜像对称布置的侧边和平行对称的两条横梁，其中，侧边由双材料组成，为双材料侧边，呈现负泊松比效应。该双材料大刚度多孔负泊松比结构部件为立体结构，由多个双材料大刚度多孔负泊松比胞元经过三维排列组成。对该结构部件进行有限元数值模拟，结果验证，其具有的负泊松比效应，并具有高于传统蜂窝结构的刚度性能，该具有大刚度的结构设计扩大了负泊松比结构的应用范围，且可根据该种结构的自适应刚度性能的变化来实现减震吸能等作用。CN108389258ACN108389258A权利要求书1/1页1.一种双材料大刚度多孔负泊松比胞元，其特征在于，该双材料大刚度多孔负泊松比胞元为回形结构，包括两条镜像对称布置的侧边和平行对称的两条横梁，其中，侧边由双材料组成，为双材料侧边，呈现负泊松比效应。2.如权利要求1所述的双材料大刚度多孔负泊松比胞元，其特征在于，所述的双材料为两种不同弹性模量材料，其中，第一弹性模量材料的弹性模量和第二弹性模量材料的弹性模量的比值≥10。3.如权利要求1所述的双材料大刚度多孔负泊松比胞元，其特征在于，所述的侧边以第一弹性模量材料为主，第二弹性模量材料间隔设置在侧边的内侧和外侧，其中，单个胞元中，侧边两端的内侧设置有第二弹性模量材料，侧边中间的外侧设置有第二弹性模量材料，两条相对的侧边的镜像内侧第二弹性模量材料通过横梁相连。4.如权利要求1所述的双材料大刚度多孔负泊松比胞元，其特征在于，所述的双材料大刚度多孔负泊松比胞元，设置在侧边外侧的第二弹性模量材料长度等于设置在侧边端部内侧的第二弹性模量材料的长度。5.如权利要求1所述的双材料大刚度多孔负泊松比胞元，其特征在于，第二弹性模量材料设置在第一弹性模量材料的内嵌宽度l1为双材料侧边的宽度l0的关系为0.1≤l1/l0＜1。6.如权利要求1所述的双材料大刚度多孔负泊松比胞元，其特征在于，所述的横梁采用第一弹性模量材料。7.如权利要求1所述的双材料大刚度多孔负泊松比胞元，其特征在于，所述的第一弹性模量材料的弹性模量÷第二弹性模量材料的弹性模量＝10～1011。8.一种双材料大刚度多孔负泊松比结构部件，为立体结构，其特征在于，该双材料大刚度多孔负泊松比结构部件，由多个权利要求1～7任意一项所述的双材料大刚度多孔负泊松比胞元，经过三维排列组成。9.如权利要求8所述的双材料大刚度多孔负泊松比结构部件，其特征在于，所述的双材料大刚度多孔负泊松比胞元的具体排列方式为，双材料大刚度多孔负泊松比胞元以XZ平面进行阵列排列；在X方向上，相邻的胞元共用一条双材料侧边，每个胞元的双材料侧边上的外侧第二弹性模量材料，由相邻胞元的横梁对称分割，作为两个相邻胞元的双材料侧边的内侧第二弹性模量材料，从而进行阵列排列；在Z方向上，相邻的胞元共用一条横梁，进行阵列排列；在Y方向上，XZ形成的n个二维单层平面进行相互对称堆叠，并且每两个二维单层之间的间隔以X方向和Z方向的排列方式进行排列胞元，n≥1。2CN108389258A说明书1/6页一种双材料大刚度多孔负泊松比胞元及其结构部件技术领域[0001]本发明涉及弹性材料科学技术领域，具体涉及一种双材料大刚度多孔负泊松比胞元及其结构部件。背景技术[0002]泊松比是法国科学家西蒙·泊松(SimonDenisPoisson，1781-1840)最先发现并提出的，定义为负的横向收缩应变与纵向伸长应变之比。[0003]传统材料受到压缩(拉伸)时横向应变为正(负)，而纵向应变为负(正)，可知材料的泊松比为正，自然界中绝大多数材料具有正的泊松比值，且在0.3附近，橡胶类材料为1/2，金属铝为0.133，铜为0.127，典型的聚合物泡沫为0.11～0.14等。对于各向同性材料，由于应变能的非负要求，弹性理论表明，泊松比v为-1＜ν＜1/2。根据经典弹性理论，二维各向同性材料的极限泊松比为-1到1，而三维各向同性材料的泊松比取值范围为-1到0.5。与传统材料相反，负泊