一种具有旋转性质的负泊松比结构

本技术涉及负泊松比结构，尤其是涉及一种具有旋转性质的负泊松比结构。

背景技术：

1、负泊松比超材料以其独特的力学性能，已广泛应用于生物医学、航空航天、汽车和海洋、半导体器件和光学元件，例如：将负泊松比材料或蜂窝结构应用到汽车吸能盒上面，会大大提高汽车在事故中的安全性能。人工设计的负泊松比超材料起源于lakes等人在1987年的开创性工作。学者们随后正在进行的研究导致了现有负泊松比超材料的前所未有的发展。其中，凹结构模型、星结构模型、手性结构模型和薄壁挖孔结构模型作为传统负泊松比模型的各种研究相对饱和。尽管经过大量学者们的研究，压缩-扭转结构依旧以手性结构和斜杆结构为主，目前的三维负泊松比结构有手性结构、星型结构、内凹六边型结构、箭头型等，上述负泊松比结构虽然在具备负泊松比特性，但是其结构在受压缩时只能通过产生向内收缩的形式进行耗能，内部结构无法在收缩过程中同时完成水平方向的旋转进行耗能。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种具有旋转性质的负泊松比结构，能在受压时，同时实现收缩和内部连接结构旋转的形式进行耗能。

2、本实用新型提供一种具有旋转性质的负泊松比结构，包括沿高度方向依次设置的多胞元组合结构层，每个所述多胞元组合结构层均包括至少三个阵列布置的梭形单胞结构，同一所述多胞元组合结构层中至少三个相邻的所述梭形单胞结构围成多边形的闭环扭转结构。

3、进一步的，所述梭形单胞结构包括呈轴阵列拼合成的四条弯折杆，每条所述弯折杆呈轴对称结构，每两条相邻的弯折杆之间的夹角为90°，每条所述弯折杆相互对称的两侧均至少设有一根肋条，四条所述弯折杆中位于同一侧的相互对应的四根所述肋条相互固定连接。

4、进一步的，所述弯折杆包括两条相互对称的直杆。

5、进一步的，所述弯折杆包括两条相互对称的弧形杆，两条弧形杆的连接处为弧形过渡结构。

6、进一步的，同一所述多胞元组合结构层中任意一个所述梭形单胞结构中的四条弯折杆的交汇端点与其相邻的所述梭形单胞结构中侧面弯折杆的中点固定连接。

7、进一步的，所述多胞元组合结构层中每两个相邻的所述梭形单胞结构相互垂直，每四个所述梭形单胞结构的侧边围成平行四边形的闭环扭转结构。

8、进一步的，所述多胞元组合结构层包括三个梭形单胞结构，三个所述梭形单胞结构的侧边围成三角形的闭环扭转结构。

9、进一步的，所述多胞元组合结构层包括六个梭形单胞结构，六个所述梭形单胞结构的侧边围成六边形的闭环扭转结构。

10、进一步的，所述梭形单胞结构中在四根所述弯折杆的两端交点处以及每根所述弯折杆的中点处均向外延伸有连接杆。

11、本实用新型的技术方案相对于现有技术的有益效果是：该负泊松比结构是通过至少三个阵列布置的梭形单胞结构组合形成多胞元组合结构层，并围成多边形的闭环扭转结构，使其在压缩过程中不仅能通过向内收缩的形式进行耗能，与此同时多个梭形单胞结构围成的多边形的闭环扭转结构处还能产生旋转进行耗能，即：用于轴向压缩的力，有部分是用来产生扭矩消耗了部分能量，这就比没有产生旋转的结构具有更好的能量吸收能力。

技术特征：

1.一种具有旋转性质的负泊松比结构，其特征在于，包括沿高度方向依次设置的多胞元组合结构层，每个所述多胞元组合结构层均包括至少三个阵列布置的梭形单胞结构，同一所述多胞元组合结构层中至少三个相邻的所述梭形单胞结构围成多边形的闭环扭转结构。

2.根据权利要求1所述的具有旋转性质的负泊松比结构，其特征在于，所述梭形单胞结构包括呈轴阵列拼合成的四条弯折杆，每条所述弯折杆呈轴对称结构，每两条相邻的弯折杆之间的夹角为90°，每条所述弯折杆相互对称的两侧均至少设有一根肋条，四条所述弯折杆中位于同一侧的相互对应的四根所述肋条相互固定连接。

3.根据权利要求2所述的具有旋转性质的负泊松比结构，其特征在于，所述弯折杆包括两条相互对称的直杆。

4.根据权利要求2所述的具有旋转性质的负泊松比结构，其特征在于，所述弯折杆包括两条相互对称的弧形杆，两条弧形杆的连接处为弧形过渡结构。

5.根据权利要求2所述的具有旋转性质的负泊松比结构，其特征在于，同一所述多胞元组合结构层中任意一个所述梭形单胞结构中的四条弯折杆的交汇端点与其相邻的所述梭形单胞结构中侧面弯折杆的中点固定连接。

6.根据权利要求5所述的具有旋转性质的负泊松比结构，其特征在于，所述多胞元组合结构层中每两个相邻的所述梭形单胞结构相互垂直，每四个所述梭形单胞结构的侧边围成平行四边形的闭环扭转结构。

7.根据权利要求5所述的具有旋转性质的负泊松比结构，其特征在于，所述多胞元组合结构层包括三个梭形单胞结构，三个所述梭形单胞结构的侧边围成三角形的闭环扭转结构。

8.根据权利要求5所述的具有旋转性质的负泊松比结构，其特征在于，所述多胞元组合结构层包括六个梭形单胞结构，六个所述梭形单胞结构的侧边围成六边形的闭环扭转结构。

9.根据权利要求2所述的具有旋转性质的负泊松比结构，其特征在于，所述梭形单胞结构中在四根所述弯折杆的两端交点处以及每根所述弯折杆的中点处均向外延伸有连接杆。

技术总结
本技术提供了一种具有旋转性质的负泊松比结构，包括沿高度方向依次设置的多胞元组合结构层，每个所述多胞元组合结构层均包括至少三个阵列布置的梭形单胞结构，同一所述多胞元组合结构层中至少三个相邻的所述梭形单胞结构围成多边形的闭环扭转结构。该负泊松比结构是通过至少三个阵列布置的梭形单胞结构组合形成多胞元组合结构层，并围成多边形的闭环扭转结构，使其在压缩过程中不仅能通过向内收缩的形式进行耗能，与此同时多个梭形单胞结构围成的多边形的闭环扭转结构处还能产生旋转进行耗能，即：用于轴向压缩的力，有部分是用来产生扭矩消耗了部分能量，比没有产生旋转的结构具有更好的能量吸收能力。

技术研发人员：李方义,张强,王子杰,黄杏坚,陈远文,汪涛,曾荣,朱大昌
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：20230711
技术公布日：2024/2/21