一种抗冲击反应单元及装置的制作方法

文档序号:11128961阅读:640来源:国知局
一种抗冲击反应单元及装置的制造方法

本发明涉及工程与装备机构件的承载应用领域,特别是涉及一种抗冲击反应单元。此外,本发明还涉及一种抗冲击反应装置。



背景技术:

结构是一种物质形态,是空间受力体系,结构件是受力体系中的一部分。

结构及结构件的受力形式中,有一种形式为猛烈的撞击,即受到冲击,普通结构件的抗冲击能力较弱,受到冲击后容易损坏。在一些容易受到冲击的场合,需要设置专门能够抵抗冲击载荷的结构。

因此,如何设计一种能够抵抗冲击载荷的结构,是本领域技术人员急需解决的技术问题。



技术实现要素:

本发明的目的是提供了一种抗冲击反应单元,该抗冲击反应单元在外部冲击载荷作用下,可释放抵抗冲击载荷、改变冲击载荷的方向的能量。本发明的另一个目的是提供一种抗冲击反应装置。

为了实现上述技术目的,本发明提供了一种抗冲击反应单元,包括弹性件和杆件,变形后的所述弹性件的两端分别与所述杆件的两端连接,形成内应力单元,所述内应力单元二次铸形形成抗冲击反应单元。

可选地,所述弹性件在水平方向和竖直方向均产生变形,然后与所述杆件连接。

可选地,在所述内应力单元中,所述弹性件俯视呈S型,侧视呈弓型。

可选地,所述弹性件的弓型的中部呈C形。

可选地,所述弹性件的中部设有第一通孔,其一端从所述第一通孔穿过,在所述弓型的中部回转形成O形。

可选地,所述O形与所述杆件处于同一平面的位置设有两个第二通孔,所述杆件穿过两个所述第二通孔。

可选地,所述第二通孔的孔周设有凹槽。

可选地,所述杆件为螺纹杆。

可选地,所述内应力单元的材质的熔点大于二次铸造时使用的金属的熔点。

本发明还提供了一种抗冲击反应装置,所述抗冲击反应装置由上述任一项所述的抗冲击反应单元排列组合而成。

本发明提供的抗冲击反应单元,包括弹性件和杆件,变形后的弹性件的两端分别与杆件的两端连接,形成内应力单元,内应力单元二次铸形形成抗冲击反应单元。

弹性件变形后,其两端分别与杆件的两端连接,弹性件内部存在弹性预应力,形成内应力单元。内应力单元二次铸造时,金属液在凝固过程中,会发生收缩,后成型材料凝固后对内应力单元形成了与杆件拉紧方向一致的凝固应力,进一步强化了内应力单元的预应力。抗冲击反应单元收到冲击载荷作用时,其内部预存的弹性预应力将释放,弹性预应力释放的过程破坏了后成型材料和杆件的束缚,同时释放了更多应力来抵抗冲击载荷,弱化了冲击载荷的动能。

本发明还提供了一种抗冲击反应装置,抗冲击反应装置由上述任一项所述的抗冲击反应单元排列组合而成。抗冲击反应单元具有上述技术效果,故抗冲击反应装置也具有相应的技术效果。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。

图1为本发明所提供的内应力单元一种具体实施方式的侧视图;

图2为图1所提供的内应力单元的俯视图;

图3为图1所提供的内应力单元铸造成抗冲击反应单元后的侧视图;

图4为图3所提供的抗冲击反应单元的俯视图;

图5为本发明所提供的内应力单元另一种具体实施方式的侧视图;

图6为图5所提供的内应力单元铸造成抗冲击反应单元后的侧视图;

图7为本发明所提供的内应力单元第三种具体实施方式的侧视图;

图8为图7中C处的局部放大示意图;

图9为本发明所提供的一种具体实施方式的侧视图。

其中,图1至图9中的附图标记和部件名称之间的对应关系如下:

内应力单元1;弹性件11;杆件12;抗冲击反应单元2。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。

请参考图1至图6,图1为本发明所提供的内应力单元一种具体实施方式的侧视图;图2为图1所提供的内应力单元的俯视图;图3为图1所提供的内应力单元铸造成抗冲击反应单元后的侧视图;图4为图3所提供的抗冲击反应单元的俯视图;图5为本发明所提供的内应力单元另一种具体实施方式的侧视图;图6为图5所提供的内应力单元铸造成抗冲击反应单元后的侧视图。

一种具体的实施方式中,本发明提了一种抗冲击反应单元,包括弹性件11和杆件12,变形后的弹性件11的两端分别与杆件12的两端连接,形成内应力单元1,内应力单元1二次铸形形成抗冲击反应单元2。

弹性件11的变形为弹性变形,变形后其两端分别与杆件12的两端连接,弹性件11内部存在弹性预应力,形成内应力单元1。内应力单元1二次铸形时,金属液在凝固过程中,会产生收缩,后成型材料凝固后对内应力单元1形成了与杆件12拉紧方向一致的凝固应力,进一步强化了内应力单元1的预应力。

对内存弹性预应力的内应力单元1进行二次铸形时,在冷却凝固过程中由于材料的收缩率不同,先后成型的结构之间会形成一个与已预存的弹性预应力方向相同的新的应力并保留在其中。该弹性件11始终为固态,其中杆件12初始为固态,二次铸形过程其表面会有部分融化后再凝固;后成型材料在二次铸形过程,以液态参与再凝固成型。

后成型材料凝固过程中,由液相转为固相,发生体收缩,其缩率远大于弹性件11在固态时的热胀冷缩率。因此,后成型材料凝固后对弹性件11形成与杆件12拉紧方向一致的凝固应力差,强化了弹性件11在A方向的弹性内预应力,如附图1至图4所示,图中的A和B均为弹性内应力的方向。

后成型材料和杆件12的强度极限、屈服极限小于弹性件11的强度极限。屈服极限时,在外部冲击载荷作用于弹性件11时,弹性件11的内存弹性预应力将释放。应力释放过程即破坏了后成型材料和杆件12的束缚,同时释放更多应力抵抗冲击载荷,弱化冲击载荷的动能。

预存弹性内应力的内应力单元1,在二次铸形过程中进一步强化了弹性内应力,在外部冲击载荷作用下可释放内应力抵抗冲击载荷、改变冲击载荷的方向和能量。该抗冲击反应单元巧妙的使其自身内部保留较多的内应力,然后利用内应力抵抗冲击载荷,弱化冲击载荷的动能。

具体的实施方式中,弹性件11在水平方向和竖直方向均产生变形,然后与杆件12连接。

弹性件11在两个方向产生变形,在外部冲击载荷作用下,内存的弹性应力会在两个方向释放,与冲击载荷对抗的过程中,能够同时改变冲击载荷的能量和方向。

弹性件11的变形方式可以有多种,可以是弯曲变形,扭转变形等形式,其他能够预存弹性内应力的变形方式均可以在本申请中应用。

进一步具体的实施方式中,在内应力单元1中,弹性件11俯视呈S型,侧视呈弓型。

当弹性件11俯视为“S”形,侧视呈弓形时,在外部冲击载荷作用下的内存弹性应力会在二个方向释放,一个是弓形方向,如图1和图3中的A方向,另一个在扭曲方向,如图2和图4中的B方向,同时在两个方向上干扰冲击载荷,使对冲击载荷的能量和方向的改变同时发生。

第一种优选的实施方式中,弹性件11的弓型的中部呈C形。

弓型的中部呈C形弯曲,便于从两端拉伸,然后与杆件12锁定,拉紧弹性件,使内应力单元1内部保存较多的内应力。

请参考图7和图8,图7为本发明所提供的内应力单元第三种具体实施方式的侧视图;图8为图7中C处的局部放大示意图。

第二种优选的实施方式中,弹性件11的中部设有第一通孔,其一端从第一通孔穿过,在弓型的中部回转形成O形。

弓型的一端穿过中部的第一通孔并回转成O型,形成了穿越式回转结构,回转后的两端具有远离杆件12的趋势,与杆件12连接后,内应力单元1内部保存的内应力较多。如图5和图6所示。

结构的几何形态具有预先存在的弯曲区域,在结构承载弹性变形载荷时,对材料的拉伸与挤压应力首先并主要作用于这一区域,并且承载弹性弯曲过程的拉伸与挤压应力在该区域均分解为切线方向和法向方向。

进一步具体的实施方式中,O形与杆件12处于同一平面的位置设有两个第二通孔,杆件12穿过两个第二通孔。

杆件12的位置水平时,该结构将穿越式回转结构的回转部发生应变的主要区域控制在以水平线为中心上下夹角45度到60度之间。在外部冲击载荷的作用下,第二通孔可以对杆件12施加剪切力。

进一步的,第二通孔的孔周设有凹槽。如图8所示。

该穿越式回转结构的回转部发生应变的主要区域在以水平线为中心上下夹角45度到60度之间,此区域内的结构刚性相对较弱,凹槽使得回转部的这个区域环壁的截面积渐变小、或者逐渐减薄或者逐渐变窄,使应变循序渐进地均匀分布。

上述各具体的实施方式中,杆件12为螺纹杆。

杆件12对变形后的弹性件11进行锁定,使其内部预存一定的弹性内应力,杆件12可以为螺纹杆,弹性件11与杆件连接的端部设有通孔,杆件12穿过通孔后,与螺母配合,如图1所示。

进一步具体的实施方式中,螺纹杆两端的螺纹的旋向相反。

杆件12两端的螺纹的旋向相反,杆件12为正反双向螺纹杆,弹性件11与杆件12配合的孔为螺纹孔,这样,杆件12的两端分别与两个螺纹孔配合时,只需往一个方向旋转杆件12,就可以同时完成两端的螺纹连接。

当然,杆件12还可以采用其他方式与弹性件11进行连接。

上述各具体的实施方式中,内应力单元1的材质的熔点大于二次铸造时使用的金属的熔点。

内应力单元1的材质的熔点大于二次铸造时使用的金属的熔点,相当于在一种固态金属结构上浇注另外一种熔点低于前述固态金属的金属液,在冷却凝固过程中由于材料的收缩率不同,先后成型的结构之间会形成一个与原方向相同的新的应力并保留在其中。

该过程弹性件11始终为固态,杆件12初始为固态,二次铸形过程其表面会有部分融化后再凝固;后成型材料在二次铸形过程,以液态参与再凝固成型。

例如:弹性件11为17-4pH,杆件12为铝合金杆,后成型材料为铸造铝合金。

请参考图7,图7为本发明所提供的一种具体实施方式的侧视图。

除了上述装置,发明还提供了一种抗冲击反应装置,所述抗冲击反应装置由上述各实施例所述的抗冲击反应单元2排列组合而成。

抗冲击反应单元2具有上述技术效果,故抗冲击反应装置也具有相应的技术效果。

抗冲击反应单元2的内应力具有一定的方向,多个抗冲击反应单元2排列组合过程中,使预存弹性内应力按预存方向叠加。

抗冲击反应装置借鉴了乌龟壳甲片分部与集成的抗挤压模式,由多个抗冲击反应单元2以铸造方式,排列组合镶嵌在抗冲击反应装置的基体的表面,如图7所示,各抗冲击反应单元2的具体几何尺寸根据工程实际应用情况变化组合。

可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

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