CN109538596A - 一种具有负泊松比特性的钉子 - Google Patents

一种具有负泊松比特性的钉子 Download PDF

Info

Publication number
CN109538596A
CN109538596A CN201811397565.2A CN201811397565A CN109538596A CN 109538596 A CN109538596 A CN 109538596A CN 201811397565 A CN201811397565 A CN 201811397565A CN 109538596 A CN109538596 A CN 109538596A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nail
ligament
backhand
chiral
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811397565.2A
Other languages
English (en)
Inventor
吴文旺
薛睿
胡雯霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN201811397565.2A priority Critical patent/CN109538596A/zh
Publication of CN109538596A publication Critical patent/CN109538596A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B15/00—Nails; Staples
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B15/00—Nails; Staples
    • F16B15/04—Nails; Staples with spreading shaft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

本发明提供一种手性反手性混杂的钉子，所述钉子由具有负泊松比性能的胞元结构在环向和轴向上组合而成。所述钉子在受到轴向的拉伸时，所述钉子在所述拉力作用下发生环向的膨胀，在受到轴向的压缩时，所述钉子在所述拉力作用下发生环向的收缩。根据本发明设计的钉子，具有更容易钉入，且钉入后不易脱出的特性，更加牢固。

Description

一种具有负泊松比特性的钉子
技术领域
本发明涉及一种具有负泊松比性能的钉子，该具有负泊松比性能的钉子可广泛应用于建筑领域。
背景技术
负泊松比是一个材料的力学性质，材料体现出负泊松比性能的原因往往是材料内部存在特殊的孔隙，或者分子间的围观排列在拉压条件下具备特殊的几何性质。通过将材料设计成合理的结构形式，可以使材料具有负泊松比性能。
传统的钉子为正泊松比材料，即在某一方向上受到拉伸或者压缩时，其垂直于作用力方向上会产生收缩或者膨胀变形。而拉胀钉子是具有负泊松比的材料，该材料在轴向压缩时会环向收缩并在轴向拉伸时环向膨胀。这使钉子更加容易钉入，不容易脱出，更加的牢固，可以广泛的应用于日常生活和工程建筑中，增加了工程的安全性和钉子的使用寿命。
发明内容
1.本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种具有负泊松比性能的钉子，所述钉子在受到轴向的拉伸时，所述钉子在所述拉力作用下发生环向的膨胀，在受到轴向的压缩时，所述钉子在所述拉力作用下发生环向的收缩。
2.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
3.本发明提供了一种手性反手性混杂的拉胀钉子，包括圆形角点、手性韧带和反手性韧带，所述手性韧带和反手性韧带均与所述圆形角点相切；
4.所述反手性韧带环向排列，所述手性韧带沿着轴向排列形成第一四韧带手性反手性胞元；
5.所述第一四韧带手性反手性胞元沿着支架周期排列形成第一手性反手性圆筒结构：
6.进一步，圆形角点的半径为0.05mm。
7.进一步，所述手性韧带与所述圆形角点的轴向或者环向的夹角为0～90度。
8.进一步，所述的第一四韧带手性反手性胞元的轴向间距均受所述环向间距的制约。
9.进一步，根据权利要求1所述的手性反手性结构的圆筒，其特征在于：手性韧带与反手性韧带的厚度t均在0.05毫米～0.1mm范围内。
10.钉子整体的制造材料均为不锈钢，弹性模量Ec＝190GPa，泊松比v＝0.305，密度ρ＝7.85g/cm3。
11.进一步，第一手性反手性负泊松比混杂圆筒可以用来设计为拉胀钉子。
12.钉子尖端，使用四个不锈钢材质的棒组成的锥形来与圆筒连接，可以在负泊松比圆筒受到压力或者拉力时整体更加容易变形。
13.本发明的钉子具有负泊松比特性，能够更好地钉入，钉入后较难脱出，增加了稳定性，应用范围更加广泛。
14.通过变换轴向、环向的手性和反手性韧带，可以实现泊松比更大范围的调控。
15.通过调节胞元的几何参数，可以更好地调控圆筒在轴向和环向的力学特性以及负泊松比特性，从而使钉子适应于不同的墙壁、板材等，增加了钉子的使用寿命，提高了工业建筑、生产生活等领域的安全性。
附图说明
图1为第一四韧带手性反手性胞元的示意图；
图2为第一手性反手性混杂血管支架的基础周期结构示意图；
图3为所述拉胀钉子的结构示意图。
具体实施方式
1.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
2.请参阅图1，一种手性反手性混杂结构，包括圆形角点、手性韧带和反手性韧带，所述手性韧带和反手性韧带与圆形角点相切。
3.所述反手性韧带环向排列，手性韧带轴向排列形成第一四韧带手性反手性胞元，如图2所示。
4.所述第一四韧带手性反手性胞元沿着支架周期排列形成第一手性反手性圆筒结构。
5.所述圆形角点的半径为0.05mm，其对整体的强度有重要的作用。
6.所述手性韧带与所述圆形角点的轴向或者环向的夹角为0～90度。
7.所述的第一四韧带手性反手性胞元的轴向间距均受所述环向间距的制约。
8.所述第一四韧带手性反手性胞元圆筒半径方向上的厚度为 0.05～0.1mm毫米。
9.钉子整体的制造材料均为不锈钢，弹性模量Ec＝190GPa，泊松比 v＝0.305，密度ρ＝7.85g/cm3。
10.进一步，第一手性反手性负泊松比混杂圆筒可以用来设计为拉胀钉子。
11.请参阅图3，钉子尖端，使用四个不锈钢材质的棒组成的锥形来与圆筒连接，可以在负泊松比圆筒受到压力或者拉力时整体更加容易变形。
12.通过调节胞元的几何参数，可以更好地调控圆筒在轴向和环向的力学特性以及负泊松比特性，从而使钉子适应于不同的墙壁、板材等，增加了钉子的使用寿命，提高了工业建筑、生产生活等领域的安全性。
13.以上所述事实例仅表达了本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都是本发明的保护范围。因此，本发明的专利保护范围应以所述权利要求为准。

Claims (8)

1.此拉胀钉子与传统钉子不同处在于，钉子中间部位被一个具有负泊松比材料构成的圆筒替代，其特征在于：包括半径为r的圆形角点、长度为L1的手性韧带和长度为L2的反手性韧带，所述手性韧带和反手性韧带均与圆形角点相切。所述手性韧带沿着钉子轴向排列，反手性韧带沿着钉子环向排列。形成第一四韧带手性反手性胞元。将所述胞元沿着支架周期排列形成第一手性反手性混杂圆筒。
2.钉子尖端部位是由四根棒组成的三角锥构成，这样与圆筒连接后，有利于结构整体的变形。
3.根据权利要求1所述的手性反手性结构的圆筒，其特征在于：手性韧带与圆形角点的轴向或者环向夹角在0。到90。之间。
4.根据权利要求1所述的手性反手性结构的圆筒，其特征在于：圆形角点的半径为0.05mm。
5.根据权利要求1所述的手性反手性结构的圆筒，其特征在于手性韧带与反手性韧带的厚度t均在0.05毫米～0.1毫米范围内。
6.根据权利要求1所述的手性反手性结构的圆筒，所述的第一四韧带手性反手性胞元的轴向间距均受所述环向间距的制约。
7.钉子整体的制造材料均为不锈钢，弹性模量Ec＝190GPa，泊松比v＝0.305，密度ρ＝7.85g/cm3。
8.根据权利1所述的一种手性反手性混杂圆筒，其特征在于：所述的第一手性反手性混杂圆筒能够设计为负泊松比特性构成钉子结构的圆筒。
CN201811397565.2A 2018-11-22 2018-11-22 一种具有负泊松比特性的钉子 Pending CN109538596A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811397565.2A CN109538596A (zh) 2018-11-22 2018-11-22 一种具有负泊松比特性的钉子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811397565.2A CN109538596A (zh) 2018-11-22 2018-11-22 一种具有负泊松比特性的钉子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109538596A true CN109538596A (zh) 2019-03-29

Family

ID=65849863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811397565.2A Pending CN109538596A (zh) 2018-11-22 2018-11-22 一种具有负泊松比特性的钉子

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109538596A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111203762A (zh) * 2020-04-21 2020-05-29 湖南亘晟门窗幕墙有限公司 门窗智能自动生产线及其生产方法
WO2021062954A1 (zh) * 2019-09-30 2021-04-08 南京工业大学 一种具有多重负泊松比效应的多功能紧固件及其设计方法
WO2021120568A1 (zh) * 2019-12-18 2021-06-24 青岛理工大学 具有三维特性的负泊松比结构及其组合方法
CN114176807A (zh) * 2021-12-08 2022-03-15 北京航空航天大学 一种多功能微种植支抗钉及其设计和制造方法
CN115507105A (zh) * 2022-11-01 2022-12-23 中南大学 一种具有负泊松比特性的螺栓

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107898495A (zh) * 2017-07-24 2018-04-13 北京航空航天大学 具有拉胀性能的新型抗拔出骨钉
CN107898539A (zh) * 2017-11-29 2018-04-13 夏热 一种胞元结构及由其组成的多边形负泊松比手性血管支架
CN107981957A (zh) * 2017-11-29 2018-05-04 夏热 一种负泊松比手性内凹六边形混杂胞元血管支架
CN108030576A (zh) * 2017-11-29 2018-05-15 吴文旺 一种手性反手性混杂血管支架
CN108113784A (zh) * 2017-11-29 2018-06-05 吴文旺 一种多层级反手性血管支架

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107898495A (zh) * 2017-07-24 2018-04-13 北京航空航天大学 具有拉胀性能的新型抗拔出骨钉
CN107898539A (zh) * 2017-11-29 2018-04-13 夏热 一种胞元结构及由其组成的多边形负泊松比手性血管支架
CN107981957A (zh) * 2017-11-29 2018-05-04 夏热 一种负泊松比手性内凹六边形混杂胞元血管支架
CN108030576A (zh) * 2017-11-29 2018-05-15 吴文旺 一种手性反手性混杂血管支架
CN108113784A (zh) * 2017-11-29 2018-06-05 吴文旺 一种多层级反手性血管支架

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUIMIN LI等: "In plane mechanical properties of Tetrachiral and Antitetrachiral Hybrid Metastructures", 《JOURNAL OF APPLIED MECHANICS》 *
WENWANG WU等: "Mechanical properties of anti-tetrachiral auxetic stents", 《COMPOSITE STRUCTURES》 *
WENWANG WU等: "Mechanical properties of hierarchical anti-tetrachiral metastructures", 《EXTREME MECHANICS LETTERS》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021062954A1 (zh) * 2019-09-30 2021-04-08 南京工业大学 一种具有多重负泊松比效应的多功能紧固件及其设计方法
AU2019468312B2 (en) * 2019-09-30 2023-03-16 Nanjing Tech University Multifunctional fastener having multiple negative Poission's ratio effects and design method therefor
WO2021120568A1 (zh) * 2019-12-18 2021-06-24 青岛理工大学 具有三维特性的负泊松比结构及其组合方法
CN111203762A (zh) * 2020-04-21 2020-05-29 湖南亘晟门窗幕墙有限公司 门窗智能自动生产线及其生产方法
CN114176807A (zh) * 2021-12-08 2022-03-15 北京航空航天大学 一种多功能微种植支抗钉及其设计和制造方法
CN115507105A (zh) * 2022-11-01 2022-12-23 中南大学 一种具有负泊松比特性的螺栓
CN115507105B (zh) * 2022-11-01 2024-05-17 中南大学 一种具有负泊松比特性的螺栓

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109538596A (zh) 一种具有负泊松比特性的钉子
Ochi Tensile properties of bamboo fiber reinforced biodegradable plastics
MX2007015865A (es) Elemento de acojinamiento o sosten de carga y metodo de manufactura.
JP2010112556A (ja) ねじボルト
ATE216138T1 (de) Elastische dichtung für eine membranelektrodenanordnung in einer elektrochemischen brennstoffzelle und herstellungsverfahren dafür
CN110529480B (zh) 一种具有多重负泊松比效应的多功能紧固件及其设计方法
RU2006141364A (ru) Входящее-охватывающее соединение электрода
ATE338627T1 (de) Integral geformte klemme und herstellungsverfahren dafür
CN106522098B (zh) 一种装配式可调节cfrp索锚具
JP2011246841A5 (ja) フェノール系繊維の製造方法
CN204385729U (zh) 一种集约型phc管桩端板
JPS59155516A (ja) 内燃機関のプツシユロツド
CN207647932U (zh) 一种渐变径射钉
CN206682111U (zh) 自锁圈及自锁式陶瓷钉
CN219175212U (zh) 钢结构套管
CN205804767U (zh) 一种预应力螺旋弹簧钢筋
CN2923900Y (zh) 新型制孔管
CN220378669U (zh) 一种新型保持螺母装置
Ochi Fabrication of Manila Hemp Fiber Reinforced Cross Ply Biodegradable Composites and Their Tensile Properties
CN218264531U (zh) 一种开槽蒸压加气混凝土砌块
Furuyama et al. Pitch-based carbon fiber with improved compressive strength
Kumar et al. Fatigue behaviour of CNT reinforced material matrix composites
Jin et al. Extended finite element analysis of dynamic fracture failure of concrete three-point bending beams.
ZHANG et al. Model Test on Mechanical Properties and Failure Mode of Lattice Framed Anchor System
CN210947412U (zh) 一种自带振动控制特性的钢混组合梁

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190329