一种梯度手性材料的夹芯板及其在客车车身结构上的应用的制作方法

本发明涉及到高性能工程结构，主要应用在汽车车身结构，更确切地说是一种具有高效轻质、隔声减震的梯度手性材料夹芯板

背景技术：

现如今，“高速”和“节能”已成为交通运输行业发展的主要趋势。然而，在国民经济快速发展的今天，据统计，截至2019年底，我国汽车的保有量超过了2.6亿。汽车保有量大幅增长的同时，人们对汽车的安全和舒适性也越来越看重。为了提高汽车的轻量化，满足人们的驾乘体验感，有必要研究一种轻质、高效隔声减震的材料结构，作为汽车关键部位的车身材料，从而满足汽车工业发展的要求。

技术实现要素：

目前市面上存在很多类型的夹心结构，但是大多数结构很难兼顾轻质和高效隔声减震等方面的要求。鉴于此，本发明设计的目的为设计高效吸能的夹芯板结构的同时做到轻量化的要求。

本发明通过如下技术措施来实现：一种梯度手性材料的夹芯板，包括：铝泡沫隔板(1)、手性材料a(2)、手性材料b(3)、手性材料c(4)；

所述铝泡沫隔板(1)分为由下至上层叠间隔设置的四块，其中第一块和第二块铝泡沫隔板(1)之间设置有所述手性材料a(2)；第二块和第三块铝泡沫隔板(1)之间设置有所述手性材料b(3)；第三块和第四块铝泡沫隔板(1)之间设置有所述手性材料c(3)；

所述手性材料a(2)、手性材料b(3)、手性材料c(4)分别为基础单元阵列层叠而成，所述基础单元为3d手性材料；所述3d手性材料为2d手性材料在旋转变化后组合而成的，中心节点为三圆环的交叉结构；所述2d手性材料包括一圆环，和沿着圆环切向延伸的方管；所述方管为四个，且呈旋转对称分布。

在一较佳实施例中:四块所述铝泡沫隔板(1)的厚度由下至上逐渐变薄。

在一较佳实施例中:所述方管的壁厚为0.1mm。

在一较佳实施例中:所述手性材料a(2)、手性材料b(3)、手性材料c(4)在韧带长度l，节圆直径d，韧带厚度t三个参数上梯度变化。

在一较佳实施例中:所述核心手性材料a(2)、手性材料b(3)、手性材料c(4)的韧带长度l分别为20mm，15mm，10mm。

在一较佳实施例中:所述手性材料a(2)、手性材料b(3)、手性材料c(4)的节圆直径d分别为8mm，7mm，6mm。

在一较佳实施例中:所述手性材料a(2)、手性材料b(3)、手性材料c(4)的韧带厚度t分别为2mm、1.5mm，1mm。

在一较佳实施例中:一种如上所述的梯度手性材料的夹芯板在客车车身结构上的应用。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

1.轻量化水平高，密度小

铝泡沫材料和手性材料都是具有高度轻量化水平的材料，而手性材料为薄壁方管制成，具有质量低密度小的特性。

2.良好的抗震和消声性能。

该梯度手性材料夹芯板以手性材料为核心，整体通过增材制造而成，结构上具有晶格结构的轻质，高强等优点，还具有弹簧的外形，可有效抑制声音和振动的传播，使得夹心板具有优异的隔声减振功能。

3.具有优良的耐撞性。

铝泡沫和薄壁方管的手性材料均具有优良的力学性能，这种组合结合两者优势，改善了单一结构力学性能不足的缺陷。其次两者皆为轻质、高比强度和比模量的材料与结构，以其特有的形变量吸收大量的能量，提高结构的吸能性。手性材料不仅能降低峰值破坏力，还能通过逐级吸能，使承载能力更加平稳。铝泡沫隔板能够提高整体结构的承载能力。

4.具有良好的抗振和缓冲效果。

多层梯度结构具有良好的能量吸收特性，当冲击能量通过多层梯度结构和铝泡沫隔板时，被层层吸收，减少冲击能量，具有良好的缓冲作用。

附图说明

图1为本发明的手性材料基础单元二维图；

图2为本发明的梯度手性材料夹芯板的二维示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利的目的、技术方案和优点更加清楚的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实例提供的一种梯度夹芯板的手性材料基础单元结构示意图。

该夹芯板的基础单元为3d手性材料，如图所示。其中3d手性材料为2d手性材料在旋转变化后组合而成的，中心节点为三圆环的交叉结构，手性材料的韧带为薄壁方管。通过可调尺寸韧带长度l、节圆直径d，韧带厚度t对夹芯板进行梯度设计，使得夹芯板结构能够有效的缓冲冲击载荷，产生较强的吸能效果。

图2所示，本发明是一种梯度手性材料的夹芯板，包括铝泡沫隔板1、手性材料a2、手性材料b3、手性材料c4。采用薄壁方管和铝泡沫材料进行设计夹心结构板。同时夹心结构为三种不同参数韧带长度l、节圆直径d，韧带厚度t的梯度结构分别组合而成的三种夹芯板结构。该夹芯板的基础单元为3d手性材料，其中3d手性材料为2d手性材料在旋转变化后组合而成的，中心节点为三圆环的交叉结构。2d手性材料包括圆环和沿着圆环切向延伸的薄壁方管，方管壁厚为0.1mm；所述方管为四个，且呈旋转对称分布。在铝泡沫隔板的设计上采用不同厚度的板将夹心结构层层隔开。

本实施例中，四种不同厚度的铝泡沫隔板1，其厚度由上至下依次为1mm、2mm、3mm、4mm。

并且所述手性材料a2、手性材料b3、手性材料c4在韧带长度l、节圆直径d，韧带厚度t三个参数上分别设计为梯度变化。梯度变化可以是正梯度、负梯度或者混合梯度。

例如，所述手性材料a2、手性材料b3、手性材料c4在韧带长度l分别为20mm、10mm，15mm。所述手性材料a2、手性材料b3、手性材料c4在节圆直径d分别为8mm，7mm，6mm。所述手性材料a2、手性材料b3、手性材料c4在韧带厚度t分别为2mm、1.5mm，1mm。

或者所述手性材料a2、手性材料b3、手性材料c4在韧带长度l和节圆直径d上做混合梯度设计，其中韧带长度l分别为20mm、10mm，15mm；节圆直径d分别为6mm、8mm，7mm。两种梯度变化可以进行正负梯度混合组合。如：韧带长度正梯度+节圆直径正梯度、韧带长度正梯度+节圆直径负梯度、韧带长度负梯度+节圆直径正梯度、韧带长度负梯度+节圆直径负梯度。

或者所述手性材料a2、手性材料b3、手性材料c4在韧带长度l和韧带厚度t上做混合梯度设计，其中韧带长度l分别为20mm、15mm、10mm；韧带厚度t分别为2mm、1.5mm，1mm。如：韧带长度正梯度+韧带厚度正梯度、韧带长度正梯度+韧带厚度负梯度、韧带长度负梯度+韧带厚度正梯度、韧带长度负梯度+韧带厚度负梯度。

或者所述手性材料a2、手性材料b3、手性材料c4在节圆直径d和韧带厚度t上做混合梯度设计，其中韧带厚度t分别为1mm，1.5mm，2mm；节圆直径d分别为8mm，7mm，6mm。如：韧带厚度正梯度+节圆直径正梯度、韧带厚度正梯度+节圆直径负梯度、韧带厚度负梯度+节圆直径正梯度、韧带厚度负梯度+节圆直径负梯度。

或者所述手性材料a2、手性材料b3、手性材料c4在韧带长度l、节圆直径d和韧带厚度t上做混合梯度设计，其中韧带长度l分别为10mm，15mm，20mm；节圆直径d分别为8mm，7mm，6mm；韧带厚度t分别为1mm，1.5mm，2mm。如：韧带长度正梯度+节圆直径正梯度+正梯度，韧带长度负梯度+节圆直径负梯度+韧带厚度负梯度，韧带长度正梯度+节圆直径负梯度+韧带厚度正梯度，韧带长度正梯度+节圆直径正梯度+韧带厚度负梯度，韧带长度负梯度+节圆直径正梯度+韧带厚度正梯度，韧带长度负梯度+节圆直径正梯度+韧带厚度负梯度，韧带长度负梯度+节圆直径负梯度+韧带厚度正梯度，韧带长度正梯度+节圆直径负梯度+韧带厚度负梯度，韧带长度负梯度+节圆直径负梯度+韧带厚度负梯度。

所述的手性夹心材料层周期性分布，整体通过增材制造而成，结构上具有晶格结构的轻质，高强等优点，还具有弹簧的外形，使得夹心板具有优异的隔声减振功能。

上述的梯度手性材料夹芯板属于晶格结构的一种，其优点是具有重量轻，吸能特性好，减振消声能力卓越，同时具有优良的力学性能。该梯度夹心可用于客车的车身结构，有利于客车的轻量化设计以及提高乘员的舒适性。

如上所述的梯度手性材料的夹芯板可以应用中在客车车身结构上。

上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。