专利名称：具有穿越式回转几何形态的弹性结构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及各种工程与装备结构件的承载应用领域。
背景技术：
结构是物质运动的一种形态，是空间受力体系，结构件是受力体系中的一部分，本专利表述专注于结构件而非结构。在结构及结构件弹性有余而刚性不足时，常难以有效支撑载荷，故人们在实现工程化有效支撑载荷的结构形态时，期望其具备刚柔并济的承载能力(特别是交变与脉冲载荷时的稳定性能力)，故常采用弹性材料制成结构件以力求平衡:一方面使弹性结构件分层次与顺序实现弹性；另一方面将弹性结构件叠加或与辅助结构合成，获得过程承载所需的刚性，实现变化载荷的有效承载。如汽车底盘的弓字板托架、板簧即是典型，这一过程的结构件必须首选弹性材料且承载过程，弹性分层次、顺序实现的过渡状态难以均匀、连贯；刚柔平衡点难以确定。
发明内容
鉴于以上传统弹性材料制成的弹性结构件弹性有余而刚性不足、难以有效支撑载荷的缺点，本发明旨在提供一种可实现刚柔并济承载能力的由刚性材料或弹性材料制成的弹性结构件。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是:
通过结构件具有的穿越式回转的几何形态，其自身可以发生大的或较大的弹性变形，而与材料的弹性能力可以无关(也可以有关)。同时，这种弹性结构件不包括仅受轴向挤压载荷的部分弹簧 类结构件，而主要是指在承受弯矩载荷发生过程结构弯曲变形的弹性结构件(如图1)，常用于结构的接口或结合部分，可以是自成单元的结构件，也可以是该部分结构件的“芯骨架”一外部包裹其他材料或生成其它结构。这是一种非传统的弹性结构件。其原理是:通过结构穿越式回转的几何形态，并且主要是由该部分(1-1所指点划线范围)的预变形存储、集成各种材料的弹性能力，特别是集成刚性材料的微弱弹性能力，使之成为可实现刚柔并济承载能力的弹性结构件，结构穿越式回转的几何形态、尺寸大小与穿越通道的空间尺寸大小无关，使之具有近全吻合受力状态的异形结构件特点。优选地，所述结构件具有单一穿越式回转的几何形态。优选地，所述结构件具有连续穿越式回转的几何形态。优选地，所述结构件具有连续并可以大小不一地重复的穿越式回转的几何形态。优选地，所述结构件具有硬性止档装置或柔性制动装置的穿越式回转的几何形态。优选地，所述结构件具有穿越式回转几何形态、尺寸大小不受穿越通道空间尺寸大小影响的具有全吻合受力状态的任何异形结构形状。
优选地，所述结构件材料为刚性材料，如非金属材料。与现有技术相比，本发明的具有如下优点:
1.弹性结构件有了更宽泛的材料力学性能选择，可大幅度拓宽弹性结构件的材料使用范围——即可使用弹性材料，也可使用各种弹性模量较大的刚性材料；即可使用金属材料，也可使用非金属材料。2.拓宽了结构应用与使用的优化设计思路，为结构件具备刚柔并济的承载功能特性提供了一条易于平衡、易于实现的路径。如弹性托架，柔性悬臂、柔性吸收动能结构(缓冲器)、刮板、弹性卡子、夹子等等。3.使整体结构柔性化设计受制于静不定系统不确定性的局面得以改善。4.近全吻合受力状态的异形结构形态特点，可大幅度去除结构件多余的质量，使减重、节能降耗成为必然。
图1为一种具有单一穿越式回转几何形态的弹性结构件。图2为一种具有连续穿越式回转几何形态的弹性结构件。
图3为一种具有连续并可以大小不一地重复并有螺旋的穿越式回转几何形态的弹性结构件。图4为一种具有硬性止动档和柔性制动台的穿越式回转的几何形态的弹性结构件。图5为一种具有单一穿越式回转并有螺旋几何形态的弹性结构件。
具体实施例方式为使本发明的技术方案更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。实施例1
本实施例是一种具有单一穿越式回转几何形态的弹性结构件，参见图1。通过1-1所指点划线范围的预变形存储、集成材料的弹性能力，特别是集成刚性材料的微弱弹性能力获得弹性弯矩，通过结构自身的穿越形式，使得结构运动行程于有限空间内，结构件弹性变形方向得以约束、结构件几何形态位移得以受控，使弹性弯矩M始终作用于结构的对称面1-3上，确保结构件受力承载状态与弹性变形处于稳定状态、承载功能得以可靠实现。可以在结构穿越式回转的区域镶嵌或安装使弹性应变过程的应力状态再分配的装置，如橡胶，硅橡胶1-4，弹簧1-5等等，弱化对结构穿越式回转区域的结构尺寸精度要求，使工艺实现更为简单。实施例2
本实施例是一种具有连续穿越式回转几何形态的弹性结构件，以适应或调整在不同动态状态下承载所需的结构弹性能力(过程中也包括可以实现刚柔并济乃至刚性承载形态)。参见图2。实施例3本实施例是一种具有连续并可以大小不一(如3-1)地重复或螺旋(如3-2)的穿越式回转几何形态的弹性结构件，以适应或调整在不同动态状态下承载所需的结构弹性能力(过程中也包括可以实现刚柔并济乃至刚性承载形态)。参见图3。实施例4
本实施例是一种具有硬性止动档和柔性制动台的穿越式回转几何形态的弹性结构件，这样一种结构件可以设置限制弹性变形程度、变形程序的限位装置，如硬性止动档4-1，或柔性制动台4-2，起终止或减缓变形继续的作用，强化获得结构件刚柔并济直至刚性承载的能力。参见图4。实施例5
本实施例是一种具有单一穿越式回转并有螺旋几何形态的弹性结构件，参见图5。以上对本发明进行了详细介绍，文中应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改·进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种可实现刚柔并济承载能力的弹性结构件，其特征在于:结构件具有穿越式回转的几何形态。
2.如权利要求1所述的弹性结构件，其特征在于，所述结构件具有单一穿越式回转的几何形态。
3.如权利要求1所述的弹性结构件，其特征在于，所述结构件具有连续穿越式回转的几何形态。
4.如权利要求1所述的弹性结构件，其特征在于，所述结构件具有连续并可以大小不一地重复的穿越式回转的几何形态。
5.如权利要求1所述的弹性结构件，其特征在于，所述结构件具有硬性止档装置或柔性制动装置的穿越式回转的几何形态。
6.如权利要求1所述的弹性结构件，其特征在于，所述结构件具有穿越式回转几何形态、尺寸大小不受穿越通道空间尺寸大小影响的具有全吻合受力状态的任何异形结构形状。
7.如权利要求1所述的弹性结构件，其特征在于，所述结构件材料为刚性材料，如非金属材料。 ·
全文摘要
本发明公开一种可实现刚柔并济承载能力的弹性结构件，其特征在于结构件具有穿越式回转的几何形态。这种穿越式回转的几何形态为结构件具备刚柔并济的承载能力与性能优化提供了一条易于平衡、易于实现的路径，并可大幅度拓宽弹性结构件的材料使用范围，既可使用弹性材料，也可使用各种弹性模量较大的钢性材料；这种近全吻合受力状态的异形结构形态特点，还使结构件大幅度去除了多余质量，结构件的减重不仅节省材料，而且节能降耗。
文档编号F16F1/00GK103244587SQ20131021287
公开日2013年8月14日 申请日期2013年6月2日 优先权日2013年6月2日
发明者苏章仁, 肖艳芬 申请人:苏氏工业科学技术(北京)有限公司