一种受啄木鸟鸟喙启发的吸能盒

本发明涉及汽车安全，尤其涉及一种受啄木鸟鸟喙启发的吸能盒。

背景技术：

1、随着中国汽车行业的快速发展以及人民生活水平的提高，我国汽车保有量持续快速增长，交通安全问题越来越受到人们的关注。碰撞作为交通事故的主要形式给人们的生命财产带来巨大隐患。吸能盒作为一种典型的金属薄壁结构，因其结构简单、工作稳定，能够在汽车发生碰撞时通过自身的塑性屈曲变形、断裂等形式耗散冲击能量，从而有效减少因碰撞对车内成员的伤害。

2、在自然界中，啄木鸟表现出非凡的抵抗头部冲击伤害的能力。在啄木鸟啄击树干寻找食物、捕食昆虫和筑巢时，啄木鸟头的最大啄击速度约为6～7米/秒，啄木鸟头的最大减速度约为1000g(g为重力加速度)。为了承受如此猛烈的冲击，啄木鸟进化出了特殊特征来保护它们的大脑和眼睛。例如，围绕头部的长舌骨，光滑的头骨和笔直的、不等长的喙。啄木鸟喙的纳米结构在晶界处表现出紧密堆积的波浪形构型，提高了抗局部剪切能力，增强了抗冲击性能和损伤容限。

3、若能受啄木鸟喙结构的启发，发明一种新型吸能盒，必能提升吸能盒的抗冲击性能。

技术实现思路

1、为提高吸能盒吸能能力，本发明提供一种受啄木鸟喙启发的吸能盒。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、本发明包括前安装板、内芯和吸能盒盒体；内芯固定于吸能盒盒体内，前安装板与内芯和吸能盒盒体均固定。所述的内芯由多个排列成方形的单元体组成，单元体分为单元体一和多个单元体二，任何相邻两个单元体中，一个为单元体一，另一个为单元体二。所述的单元体一和单元体二均包括抗扭转圆管、半圆管和抗斜向冲击管，多根抗扭转圆管排列成方形，且相邻抗扭转圆管外壁贴合；抗扭转圆管固定在抗斜向冲击管内；最靠近抗斜向冲击管的各抗扭转圆管中，每相邻两根抗扭转圆管与抗斜向冲击管形成的间隙中设置一根半圆管，半圆管的外弧面与相邻的两根抗扭转圆管均相切并固定，半圆管的平面与抗斜向冲击管内壁固定。

4、所述的抗斜向冲击管由倾斜连接结构、正对的两片仿鸟羽毛三轴板和正对的两片仿鸟羽毛单轴板组成；所述的仿鸟羽毛三轴板由中间轴、侧轴一、侧轴二、主倾斜枝、分支倾斜枝组成；中间轴、侧轴一和侧轴二均竖直设置；侧轴一和侧轴二均通过多个主倾斜枝与中间轴固定连接，各主倾斜枝与中间轴的夹角相等，且为30°～60°；相邻主倾斜枝的间距沿中间轴与主倾斜枝成锐角的轴线方向逐渐变小；每相邻两个主倾斜枝之间通过等距排布的多个分支倾斜枝固定连接；沿中间轴与主倾斜枝成锐角的轴线方向处于最末端的主倾斜枝与中间轴通过等距排布的多个分支倾斜枝固定连接；分支倾斜枝与中间轴的夹角范围均为30°～60°。仿鸟羽毛单轴板与仿鸟羽毛三轴板相比，缺少侧轴一和侧轴二，其余结构完全相同；仿鸟羽毛单轴板一侧的各主倾斜枝均与相邻一个仿鸟羽毛三轴板的侧轴二固定连接，仿鸟羽毛单轴板另一侧的各主倾斜枝均与相邻的另一个仿鸟羽毛三轴板的侧轴一固定连接。所述的倾斜连接结构呈v型，一边竖直设置，另一边倾斜设置，且倾斜边和沿中间轴与主倾斜枝成锐角的轴线方向的夹角范围为30°～60°；仿鸟羽毛三轴板和仿鸟羽毛单轴板上均设有上下等距布置的多个倾斜连接结构；倾斜连接结构的倾斜边与仿鸟羽毛三轴板或仿鸟羽毛单轴板的外侧面固定连接。

5、所述的单元体一和单元体二中，其中一个的倾斜连接结构朝上，另一个的倾斜连接结构朝下，且单元体一的各倾斜连接结构嵌入相邻单元体二对应的倾斜连接结构内。

6、优选地，相邻的每四个抗扭转圆管的空隙中设有一根圆管，圆管外壁与相邻的四个抗扭转圆管均贴合并固定。

7、优选地，所述抗扭转圆管的内壁设有正、反双螺旋凸起结构。

8、优选地，所述的内芯和吸能盒盒体均采用铝合金材料。

9、本发明的有益效果如下：

10、1、本发明一种受啄木鸟鸟喙启发的吸能盒，在受到斜向冲击时，抗斜向冲击管的倾斜连接结构将分散斜向冲击力，使倾斜的冲击力更均匀地传递到整个吸能盒上，提高整个吸能盒的稳定性，同时倾斜连接结构相当于加强筋，提高了整个吸能盒的弯曲刚度，更有利于抵抗斜向冲击。

11、2、本发明一种受啄木鸟鸟喙启发的吸能盒，受到侧向碰撞过程中会造成扭转，此时抗扭转管不但提高了吸能盒整体抗扭转能力而且同时与圆管和半圆管协同触发高阶屈曲模式，该模式需要更高的能量来激发，从而达到更高的能量吸收效果。

12、3、本发明一种受啄木鸟鸟喙启发的吸能盒，在受到正面碰撞时，抗斜向冲击管的倾斜连接结构将轴向冲击力向横向传播，减少轴向冲击力，使吸能盒轴向能吸收更多的碰撞能量，增加车辆的安全性。

13、4、本发明一种受啄木鸟鸟喙启发的吸能盒，抗斜向冲击管为受鸟喙波浪结构和鸟羽毛启发的外壁带倾斜连接结构方管(由正对的两片仿鸟羽毛三轴板和正对的两片仿鸟羽毛单轴板组成的羽毛状梯度结构)，抗斜向冲击管四壁中，相邻主倾斜枝的间距沿轴向密度(正面碰撞方向)不断变化，有助于使抗斜向冲击管沿对角线平面屈曲，使梯度结构相比于均匀结构具有更高的弹性模量、抗压强度和比吸能。

技术特征：

1.一种受啄木鸟鸟喙启发的吸能盒，包括前安装板、内芯和吸能盒盒体；内芯固定于吸能盒盒体内，前安装板与内芯和吸能盒盒体均固定；其特征在于：所述的内芯由多个排列成方形的单元体组成，单元体分为单元体一和多个单元体二，任何相邻两个单元体中，一个为单元体一，另一个为单元体二；所述的单元体一和单元体二均包括抗扭转圆管、半圆管和抗斜向冲击管，多根抗扭转圆管排列成方形，且相邻抗扭转圆管外壁贴合；抗扭转圆管固定在抗斜向冲击管内；最靠近抗斜向冲击管的各抗扭转圆管中，每相邻两根抗扭转圆管与抗斜向冲击管形成的间隙中设置一根半圆管，半圆管的外弧面与相邻的两根抗扭转圆管均相切并固定，半圆管的平面与抗斜向冲击管内壁固定；

2.根据权利要求1所述一种受啄木鸟鸟喙启发的吸能盒，其特征在于：相邻的每四个抗扭转圆管的空隙中设有一根圆管，圆管外壁与相邻的四个抗扭转圆管均贴合并固定。

3.根据权利要求1所述一种受啄木鸟鸟喙启发的吸能盒，其特征在于：所述抗扭转圆管的内壁设有正、反双螺旋凸起结构。

4.根据权利要求1所述一种受啄木鸟鸟喙启发的吸能盒，其特征在于：所述的内芯和吸能盒盒体均采用铝合金材料。

技术总结
本发明公开了一种受啄木鸟鸟喙启发的吸能盒，内芯的单元体包括抗扭转圆管和抗斜向冲击管；多根抗扭转圆管排成方形，最靠近抗斜向冲击管的各抗扭转圆管中，每相邻两根抗扭转圆管与抗斜向冲击管的间隙中设置半圆管；抗斜向冲击管由倾斜连接结构、仿鸟羽毛三轴板和仿鸟羽毛单轴板组成；倾斜连接结构的倾斜边与仿鸟羽毛三轴板或仿鸟羽毛单轴板的外侧面固定；单元体一的各倾斜连接结构嵌入相邻单元体二对应倾斜连接结构内。本发明抗斜向冲击管的倾斜连接结构分散斜向冲击力，减少轴向冲击力，仿鸟羽毛三轴板和仿鸟羽毛单轴板具有高弹性模量、抗压强度和比吸能；抗扭转管提高抗扭转能力，与圆管和半圆管协同触发高阶屈曲模式，达到更高吸能效果。

技术研发人员：杨肖,刘光宇,胡丽燕,李广基,牛士超,邵纯,倪敬,张雪峰
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15