一种基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片

本发明涉及结构膜片，尤其涉及的是一种基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片。

背景技术：

1、破裂膜片广泛应用于增压输送系统中的介质隔离与通道打通的关键部件。目前破裂膜片形式主要分为正拱形、反拱形、平板形等。在爆破过程中，膜片在拉伸、压缩、剪切或弯曲等条件下发生失稳，在失稳的过程中材料被应力破坏而产生裂痕，进而使得膜片发生破裂。

2、现有技术中，破裂膜片的灵敏性响应较差，导致膜片的实际打开压力与预设压力之间的误差较大，破裂膜片的破裂打开行为的精度有待提高。

3、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，旨在解决现有技术中破裂膜片的破裂打开行为的精度有待提高的问题。

2、本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

3、一种基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，包括：膜片本体和弧形槽，所述弧形槽设置于所述膜片本体；其中，所述弧形槽采用多级槽，所述多级槽中下一级槽位于上一级槽的槽底，所述下一级槽的槽口宽度小于上一级槽的槽底宽度，所述下一级槽的槽深小于上一级槽的槽深；

4、所述多级槽中最下一级槽的槽底宽度、最下一级槽的槽口宽度以及最下一级槽的槽深均为1μm-200μm；

5、当所述膜片本体两侧的压差达到目标压差时，所述膜片本体上所述弧形槽的对应位置破裂。

6、所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其中，所述多级槽包括：一级槽和二级槽；所述二级槽位于所述一级槽的槽底，所述二级槽的槽口宽度小于所述一级槽的槽底宽度，所述二级槽的槽深小于所述一级槽的槽深；所述二级槽的槽底宽度、所述二级槽的槽口宽度以及所述二级槽的槽深均为1μm-200μm；

7、所述一级槽的槽口宽度大于所述一级槽的槽底宽度，所述二级槽的槽口宽度大于或等于所述二级槽的槽底宽度。

8、所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其中，所述弧形槽所对的圆心角大于240°。

9、所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其中，所述膜片本体包括不锈钢膜片本体、铝合金膜片本体、紫铜膜片本体或铝膜片本体。

10、所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其中，所述目标压差为p±3.5％p，其中，p表示设计压差。

11、所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其中，所述设计压差为0.4mpa，所述膜片本体为铝膜片本体，所述膜片本体的厚度为0.9mm-1.05mm，所述一级槽的槽深为0.55mm-0.75mm，所述二级槽的槽深为0.05mm-0.15mm，所述弧形槽所对的圆心角为240°-300°，所述弧形槽的半径为15mm-30mm。

12、所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其中，所述一级槽的槽底边缘设置有倒角，所述二级槽的槽底边缘设置有倒角，所述倒角的半径为0.01mm-0.05mm。

13、所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其中，所述膜片本体的直径为60mm-90mm。

14、所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其中，所述弧形槽的两端设置有延伸槽。

15、有益效果：由于多级槽呈现多尺度级别，且最下一级槽的尺寸为1μm-200μm，在最下一级槽附近形成应力集中区域，最下一级槽的对应位置更加敏感，更加容易在压差达到目标压差时破裂，破裂打开行为的精度更高。

技术特征：

1.一种基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，包括：膜片本体和弧形槽，所述弧形槽设置于所述膜片本体；其特征在于，所述弧形槽采用多级槽，所述多级槽中下一级槽位于上一级槽的槽底，所述下一级槽的槽口宽度小于上一级槽的槽底宽度，所述下一级槽的槽深小于上一级槽的槽深；

2.根据权利要求1所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其特征在于，所述多级槽包括：一级槽和二级槽；所述二级槽位于所述一级槽的槽底，所述二级槽的槽口宽度小于所述一级槽的槽底宽度，所述二级槽的槽深小于所述一级槽的槽深；所述二级槽的槽底宽度、所述二级槽的槽口宽度以及所述二级槽的槽深均为1μm-200μm；

3.根据权利要求2所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其特征在于，所述弧形槽所对的圆心角大于240°。

4.根据权利要求3所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其特征在于，所述膜片本体包括不锈钢膜片本体、铝合金膜片本体、紫铜膜片本体或铝膜片本体。

5.根据权利要求4所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其特征在于，所述目标压差为p±3.5％p，其中，p表示设计压差。

6.根据权利要求5所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其特征在于，所述设计压差为0.4mpa，所述膜片本体为铝膜片本体，所述膜片本体的厚度为0.9mm-1.05mm，所述一级槽的槽深为0.55mm-0.75mm，所述二级槽的槽深为0.05mm-0.15mm，所述弧形槽所对的圆心角为240°-300°，所述弧形槽的半径为15mm-30mm。

7.根据权利要求6所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其特征在于，所述一级槽的槽底边缘设置有倒角，所述二级槽的槽底边缘设置有倒角，所述倒角的半径为0.01mm-0.05mm。

8.根据权利要求6所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其特征在于，所述膜片本体的直径为60mm-90mm。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，其特征在于，所述弧形槽的两端设置有延伸槽。

技术总结
本发明公开了一种基于仿生多尺度微结构的压敏破裂膜片，包括：膜片本体和弧形槽；弧形槽采用多级槽，多级槽中下一级槽位于上一级槽的槽底，下一级槽的槽口宽度小于上一级槽的槽底宽度，下一级槽的槽深小于上一级槽的槽深；多级槽中最下一级槽的槽底宽度、最下一级槽的槽口宽度以及最下一级槽的槽深均为1μm‑200μm；当膜片本体两侧的压差达到目标压差时，膜片本体上弧形槽的对应位置破裂。由于多级槽呈现多尺度级别，且最下一级槽的尺寸为1μm‑200μm，在最下一级槽附近形成应力集中区域，最下一级槽的对应位置更加敏感，更加容易在压差达到目标压差时破裂，破裂打开行为的精度更高。

技术研发人员：刘林鹏,穆正知,刘晓,牛士超,张俊秋,韩志武,匡以武,封小松
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7