一种轻质复合夹芯结构的制作方法

本技术：
涉及吸能装置领域，具体而言，涉及一种轻质复合夹芯结构。

背景技术：

随着我国经济和人民生活水平的提高，汽车工业的蓬勃发展，我国民用汽车保有量年年攀升。据国家统计局发布2019年国民经济和社会发展统计公报，显示我国民用汽车保有量已达到2.6亿辆。汽车保有量增长的同时，交通事故也频频发生。据2019年统计，全年共发生道路交通事故238351起，造成67759人死亡。为减轻汽车撞击对货物、人员造成的伤害，汽车中设置有吸能装置，它可以在汽车受到撞击时，通过自身的变形(折叠，屈曲，坍塌等)将冲击动能转化为自身的应变能。然而传统的吸能装置往往设计结合形式单一，冗余质量多，造成动力的浪费，且吸能效率不高。目前对于高效的能量吸收装置已有研究，在专利cn107448528a公开了一种高能量吸收率和良好缓冲能力的复合轻质结构。但在该结构的设计中，多孔材料与壳体之间未获得强烈的耦合作用，能量吸收效率仍具有可提升的空间。因此吸能装置的结构和吸能性能仍可进行进一步的创新和优化。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种轻质复合夹芯结构；利用壳体和多孔材料同心六边形辐散结合方式，在受到冲击时，该结构通过这种结合方式，在壳体与多孔材料之间获得了强烈的耦合作用，提升了能量吸收性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括壳体与多孔材料，其特征在于结构由六边形单胞周期性排列组成；六边形单胞内的壳体由2～5个同心的边长递增的六边形壳组成；多孔材料是由杆、面组成的具有一定空隙率的周期性结构；或所述多孔材料是由杆、面组成的具有一定空隙率的随机多孔结构。

同心的六边形壳彼此间具有间隔，形成空腔。多孔材料填充于所述空腔内。

有益效果

本发明提出了一种轻质复合夹芯结构。该结构由六边形单胞周期性排列组成。每个六边形单胞内有壳体，壳体由2～5个同心的边长递增的六边形壳组成。同心不同边长的六边形壳体间彼此具有间隔，形成空腔。多孔材料填充在所述空腔中。在压缩或冲击载荷作用下，相较于传统的吸能装置，该轻质复合夹芯结构利用其同心六边形辐散的结合形式，使得壳体与多孔材料之间产生了强烈的耦合作用，进而能提高轻质复合夹芯结构的能量吸收性能。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种轻质复合结构做进一步说明。

图1为本发明轻质复合结构示意图；

图2为本发明六边形单元形成过程示意图

图3为本发明别种多孔材料六边形单元形成过程结构示意图；

1.多孔材料2.六边形壳

具体实施方式

本实施例是一种轻质复合夹芯结构。

参阅图1～图2，本实施例一种轻质复合夹芯结构，由六边形单胞周期性排列组成。六边形单胞内含壳体和多孔材料。多孔材料是由杆、面组成的，具有一定空隙率的周期性结构；或是由杆、面组成的，具有一定空隙率的随机多孔结构。多孔材料填充入壳体空腔中。

在本实施例中六边形单胞示意图如图2所示，单胞内所包含壳体和多孔材料1。壳体由2～5个同心的六边形壳2组成。其中中央六边形壳为边长最小的六边形，宽度为2a，长度为2b，壳厚度为tc，高度为h，具有空腔。以边长最小的中央六边形壳为中心，间隔为t，依次扩增。在同一六边形单胞内，保持所有的六边形壳体，壳厚度相同、高度相同，方向相同。相邻扩增的六边形壳之间彼此具有间隔形成空腔。多孔材料1填充于所述空腔内。多孔材料1整体高度与壳体高度相同，均为h。将所形成的六边形单胞沿第一方向(图1中y方向)、第二方向(图1中z方向)周期性重复排列即可形成该轻质复合夹芯结构。周期性排列的六边形单胞中可含不同数目的六边形壳，但六边形单胞整体尺寸需保持相同。

图3示例性的展示了别种多孔材料填入同心六边形壳中形成六边形单胞过程。多孔材料是由杆、面组成的，具有一定空隙率的周期性结构，如图3所示；或所述多孔材料是由杆、面组成的，具有一定空隙率的随机多孔结构。

本发明在实施例中将壳体与多孔材料以同心六边形辐散的结构方式结合。受冲击时，通过这种结构方式使得壳体与多孔材料之间产生了强力的耦合作用。使得这种新型轻质复合夹芯结构的能量吸收性能提升。

技术特征：

1.一种轻质复合夹芯结构，由六边形单胞周期性排列组成，六边形单胞由壳体和多孔材料组成，其特征在于，包括：

壳体，具有空腔；

多孔材料，填充于壳体空腔内。

2.根据权利要求1所述的轻质复合夹芯结构，其特征在于六边形单胞内，壳体由2～5个同心的边长增长的六边形壳组成，彼此之间具有间隔，形成空腔。

3.根据权利要求1所述的轻质复合结构，其特征在于，

所述多孔材料是由杆、面组成的，具有一定空隙率的周期性多孔结构；或所述多孔材料是由杆、面组成的，具有一定空隙率的随机多孔结构。

4.根据权利要求1所述的轻质复合夹芯结构，该结构由六边形单胞周期性排列组成，六边形单胞内，壳体由2～5个同心的边长递增的六边形壳组成；心的不同边长的六边形壳彼此之间具有间隔，形成空腔；多孔材料填充在所述的空腔内。

技术总结
本发明提出了一种轻质复合夹芯结构，涉及吸能装置领域。示意图如摘要附图所示，该结构由六边形单胞周期性排列组成。每个六边形单胞包含壳体以及填充于壳体空腔内的多孔材料。壳体由2～5个同心的边长增长的六边形壳组成。多孔材料填充入壳体中。该结构在受压缩或者冲击时，通过壳体与多孔材料同心六边形辐散的结合形式，在壳体与多孔材料之间产生了强烈的耦合作用。提高了结构的吸能效率。

技术研发人员：杨未柱;董思辰;李磊;高宗战;岳珠峰;祝鹏轩
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2020.07.21
技术公布日：2020.11.03