CN108488290A - 可重复使用的低速冲击能量吸收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了可重复使用的低速冲击能量吸收装置，包括多层通过弹性变形吸收低速冲击能量的组合层单元，每个组合层单元为多个基本结构单元排列组合形成，基本结构单元包括球冠壳、多个支座、连接柱，球冠壳的周边形状为正多边形，多个支座对应的安装在球冠壳的周边角部下端，球冠壳的中心处上端与连接柱的一端连接。本发明在受到低速冲击作用时，组合层单元中的多个基本结构单元的球冠壳将向下凹陷，发生弹性变形，变形过程中吸收冲击能量，当变形达到一定程度时，形成一种稳定的变形状态，从而通过整个变形过程吸收能量来缓冲、抵御低速冲击的破坏作用；且使用后，在外力的拉伸作用下，可恢复到初始状态，并且能重复使用。

Description

可重复使用的低速冲击能量吸收装置
技术领域
本发明属于低速冲击防护设计领域，具体涉及可重复使用的低速冲击能量吸收装置。
背景技术
冲击大致可分为高速、中速和低速冲击3种；一般，冲击碰撞速度低于几十米/秒时属低速冲击范畴，诸如运载工具的碰撞、高空抛物、工程实施过程中的机械撞击、舰船靠岸过程中的碰撞等等都属于低速冲击，其可能给人员或财产造成较广的伤害。低速冲击的破坏作用取决于冲击目标的刚度、材料特性和冲击物的质量和刚度，一般可能引起材料内部或表面的损伤，具有不可恢复性，并且有时不易觉察，其造成的危害在某种程度上甚至超过高速冲击造成的失效破坏。目前，低速冲击的能量吸收结构或材料利用塑性变形吸能或者阻尼耗能等能量耗散机制广泛应用于人体保护、易碎物品的包装、动力机械、飞行器上的回收装置等的防护，但大部分面临着一次性使用、不可恢复的问题。本发明提出了一种新型的低速冲击防护装置，利用结构的弹性变形有效吸收冲击能量，从而缓冲、抵御冲击的破坏作用，并且可重复使用，具有重要的工程应用价值。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供可重复使用的低速冲击能量吸收装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
可重复使用的低速冲击能量吸收装置，包括多层通过弹性变形吸收低速冲击能量的组合层单元，多层组合层单元之间连接关系为：第一组合层单元的吸能端与第二组合层单元的吸能端连接，第二组合层单元的连接端与第三组合层单元的连接端连接，第三组合层单元的吸能端与第四组合层单元的吸能端连接，后面的组合层单元循环连接安装。
具体地，每个组合层单元为多个基本结构单元排列组合形成，基本结构单元包括球冠壳、多个支座、连接柱，球冠壳的周边形状为正多边形，多个支座对应的安装在球冠壳的周边角部下端，球冠壳的中心处上端与连接柱的一端连接。
优选地，组合层单元为多个基本结构单元形成的蜂窝状排列组合结构。
优选地，球冠壳为至少一层。
优选地，数量超过一层的相邻两个球冠壳之间设置有间隙。
优选地，相邻两个球冠壳之间，位于上部的球冠壳的支座与位于下部的球冠壳的角部上端连接，位于下部的球冠壳的连接柱上端与位于上部的球冠壳中心处下端连接。
优选地，球冠壳上围绕其中心均匀环形设置有多个通孔。
优选地，球冠壳上设置有的通孔为正三角形。
优选地，每个组合层单元包括7个基本结构单元，每个基本结构单元的支座为6个，球冠壳的周边形状为正六边形。
优选地，球冠壳、支座和连接柱均采用工程塑料制成。
本发明的有益效果在于：
本发明的可重复使用的低速冲击能量吸收装置，在受到低速冲击作用时，组合层单元中的多个基本结构单元的球冠壳将向下凹陷，发生弹性变形，变形过程中吸收冲击能量，当变形达到一定程度时，形成一种稳定的变形状态，从而通过整个变形过程吸收能量来缓冲、抵御低速冲击的破坏作用；且使用后，在外力的拉伸作用下，可恢复到初始状态，并且能重复使用，因此具有重要的工程应用价值以及广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明的第一视角结构示意图；
图2为本发明的第二视角结构示意图；
图3为本发明中能量吸收单元的结构示意图；
图4为本发明中能量吸收单元的仰视图；
图5为图4中的A-A剖面结构示意图；
图6为本发明实施例压缩过程中的载荷-位移曲线。
图中：1基本结构单元、11球冠壳、12支座、13连接柱、14通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1和图2所示，可重复使用的低速冲击能量吸收装置，包括多层通过弹性变形吸收低速冲击能量的组合层单元，多层组合层单元之间连接关系为：第一组合层单元的吸能端与第二组合层单元的吸能端连接，第二组合层单元的连接端与第三组合层单元的连接端连接，第三组合层单元的吸能端与第四组合层单元的吸能端连接，后面的组合层单元循环连接安装。
如图3、图4、图5所示，每个组合层单元为多个基本结构单元1排列组合形成，基本结构单元1包括球冠壳11、多个支座12、连接柱13，球冠壳11的周边形状为正多边形，多个支座12对应的安装在球冠壳11的周边角部下端，球冠壳11的中心处上端与连接柱13的一端连接。
组合层单元为多个基本结构单元1形成的蜂窝状排列组合结构。
球冠壳11为至少一层。
优选地，数量超过一层的相邻两个球冠壳11之间设置有间隙。
优选地，相邻两个球冠壳11之间，位于上部的球冠壳11的支座12与位于下部的球冠壳11的角部上端连接，位于下部的球冠壳11的连接柱13上端与位于上部的球冠壳11中心处下端连接。
优选地，球冠壳11上围绕其中心均匀环形设置有多个通孔14。
优选地，球冠壳11上设置有的通孔14为正三角形。
优选地，每个组合层单元包括7个基本结构单元1，每个基本结构单元1的支座12为6个，球冠壳11的周边形状为正六边形。
优选地，球冠壳11、支座12和连接柱13均采用工程塑料制成。
球冠壳11、支座12和连接柱13还可均采用PDMS材料制成。
实施例：
本实施例中组合层单元为4层，每层内含有7个基本结构单元1；球冠壳11的周边形状为正六边形，正六边形边长为20mm，球冠壳11的拱高为4.4mm，球冠壳11的厚度为1.1mm；球冠壳11上围绕其中心均匀环形设置有6个正三角形通孔14，正三角形通孔14边长为7mm；球冠壳11为双层，层与层之间存在1.5mm间隙。球冠壳11、支座12和连接柱13均采用聚酰胺材料制成，其弹性模量E＝1.6GPa。在压缩载荷作用下，本实施例变形过程中的载荷与位移的关系曲线如图6所示，曲线中有4个波峰，分别对应每层组合层单元中基本结构单元1的压缩变形。本实施例变形后的状态最终保持稳定，载荷与位移曲线环绕的面积为本实施例受到冲击载荷时吸收的能量。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (10)

1.可重复使用的低速冲击能量吸收装置，其特征在于：
包括多层通过弹性变形吸收低速冲击能量的组合层单元，多层组合层单元之间连接关系为：第一组合层单元的吸能端与第二组合层单元的吸能端连接，第二组合层单元的连接端与第三组合层单元的连接端连接，第三组合层单元的吸能端与第四组合层单元的吸能端连接，后面的组合层单元循环连接安装。
2.根据权利要求1所述的可重复使用的低速冲击能量吸收装置，其特征在于：每个组合层单元为多个基本结构单元排列组合形成，基本结构单元包括球冠壳、多个支座、连接柱，球冠壳的周边形状为正多边形，多个支座对应的安装在球冠壳的周边角部下端，球冠壳的中心处上端与连接柱的一端连接。
3.根据权利要求2所述的可重复使用的低速冲击能量吸收装置，其特征在于：组合层单元为多个基本结构单元形成的蜂窝状排列组合结构。
4.根据权利要求2所述的可重复使用的低速冲击能量吸收装置，其特征在于：球冠壳为至少一层。
5.根据权利要求4所述的可重复使用的低速冲击能量吸收装置，其特征在于：数量超过一层的相邻两个球冠壳之间设置有间隙。
6.根据权利要求5所述的可重复使用的低速冲击能量吸收装置，其特征在于：相邻两个球冠壳之间，位于上部的球冠壳的支座与位于下部的球冠壳的角部上端连接，位于下部的球冠壳的连接柱上端与位于上部的球冠壳中心处下端连接。
7.根据权利要求2-6任一项所述的可重复使用的低速冲击能量吸收装置，其特征在于：球冠壳上围绕其中心均匀环形设置有多个通孔。
8.根据权利要求7所述的可重复使用的低速冲击能量吸收装置，其特征在于：球冠壳上设置有的通孔为正三角形。
9.根据权利要求8所述的可重复使用的低速冲击能量吸收装置，其特征在于：每个组合层单元包括7个基本结构单元，每个基本结构单元的支座为6个，球冠壳的周边形状为正六边形。
10.根据权利要求9所述的可重复使用的低速冲击能量吸收装置，其特征在于：球冠壳、支座和连接柱均采用工程塑料制成。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114294364A (zh) * 2021-12-22 2022-04-08 南京航空航天大学 一种三维圆顶型负刚度结构及其制备方法

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060286342A1 (en) * 2003-05-28 2006-12-21 Elzey Dana M Re-entrant cellular multifunctional structure for energy absorption and method of manufacturing and using the same
CN103368324A (zh) * 2012-04-03 2013-10-23 波音公司 用于飞轮能量存储的轻质量复合材料的安全容纳装置
US20140004299A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-02 Axxion Technology B.V. Cellular structure for double curvature panel
CN203402113U (zh) * 2013-08-20 2014-01-22 北汽福田汽车股份有限公司 后防撞梁组件和具有其的汽车
CN103928803A (zh) * 2014-04-16 2014-07-16 中国工程物理研究院总体工程研究所 弹载插头副抗强冲击过渡安装座及安装方法
CN104235591A (zh) * 2014-08-15 2014-12-24 华南理工大学 一种抗冲击的混合网格结构及其压缩方法
CN104354664A (zh) * 2014-11-06 2015-02-18 汤万裕 气管结构防碰撞车
CN104864016A (zh) * 2014-02-21 2015-08-26 广州汽车集团股份有限公司 一种减震器总成及其缓冲块结构
US20160032997A1 (en) * 2014-08-01 2016-02-04 Board Of Regents, The University Of Texas System Negative stiffness honeycomb material
CN105556164A (zh) * 2014-01-08 2016-05-04 沙特基础全球技术有限公司 能量管理系统及其制造方法和使用方法
US20170051806A1 (en) * 2014-04-24 2017-02-23 President And Fellows Of Harvard College Shape Recoverable And Reusable Energy Absorbing Structures, Systems And Methods For Manufacture Thereof
CN106828381A (zh) * 2017-02-06 2017-06-13 大连理工大学 一种基于多稳态单胞结构的多级安全防撞梁总成
CN107435705A (zh) * 2016-05-25 2017-12-05 侯方勇 使用弹片产生弹力的装置
CN107740846A (zh) * 2017-11-15 2018-02-27 武汉理工大学 一种冲击式机器基础的减振装置
CN207298352U (zh) * 2016-08-26 2018-05-01 福特环球技术公司 单元结构、结构部件、夹层结构及汽车
CN208203884U (zh) * 2018-05-23 2018-12-07 中国工程物理研究院总体工程研究所 可重复使用的低速冲击能量吸收装置

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060286342A1 (en) * 2003-05-28 2006-12-21 Elzey Dana M Re-entrant cellular multifunctional structure for energy absorption and method of manufacturing and using the same
CN103368324A (zh) * 2012-04-03 2013-10-23 波音公司 用于飞轮能量存储的轻质量复合材料的安全容纳装置
US20140004299A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-02 Axxion Technology B.V. Cellular structure for double curvature panel
CN203402113U (zh) * 2013-08-20 2014-01-22 北汽福田汽车股份有限公司 后防撞梁组件和具有其的汽车
CN105556164A (zh) * 2014-01-08 2016-05-04 沙特基础全球技术有限公司 能量管理系统及其制造方法和使用方法
CN104864016A (zh) * 2014-02-21 2015-08-26 广州汽车集团股份有限公司 一种减震器总成及其缓冲块结构
CN103928803A (zh) * 2014-04-16 2014-07-16 中国工程物理研究院总体工程研究所 弹载插头副抗强冲击过渡安装座及安装方法
US20170051806A1 (en) * 2014-04-24 2017-02-23 President And Fellows Of Harvard College Shape Recoverable And Reusable Energy Absorbing Structures, Systems And Methods For Manufacture Thereof
US20160032997A1 (en) * 2014-08-01 2016-02-04 Board Of Regents, The University Of Texas System Negative stiffness honeycomb material
CN104235591A (zh) * 2014-08-15 2014-12-24 华南理工大学 一种抗冲击的混合网格结构及其压缩方法
CN104354664A (zh) * 2014-11-06 2015-02-18 汤万裕 气管结构防碰撞车
CN107435705A (zh) * 2016-05-25 2017-12-05 侯方勇 使用弹片产生弹力的装置
CN207298352U (zh) * 2016-08-26 2018-05-01 福特环球技术公司 单元结构、结构部件、夹层结构及汽车
CN106828381A (zh) * 2017-02-06 2017-06-13 大连理工大学 一种基于多稳态单胞结构的多级安全防撞梁总成
CN107740846A (zh) * 2017-11-15 2018-02-27 武汉理工大学 一种冲击式机器基础的减振装置
CN208203884U (zh) * 2018-05-23 2018-12-07 中国工程物理研究院总体工程研究所 可重复使用的低速冲击能量吸收装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘颖;张新春;: "胞元微拓扑结构对蜂窝材料面内冲击性能的影响", 爆炸与冲击, no. 06, pages 16 - 24 *
葛任伟;欧阳勇;张怀宇;侯强;: "抗事故包装箱缓冲结构厚度计算方法研究", 机械设计与制造, no. 12, pages 43 - 45 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114294364A (zh) * 2021-12-22 2022-04-08 南京航空航天大学 一种三维圆顶型负刚度结构及其制备方法
CN114294364B (zh) * 2021-12-22 2022-12-23 南京航空航天大学 一种三维圆顶型负刚度结构及其制备方法

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