CN109805465A - 一种具有负泊松比效应的胸垫及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有负泊松比效应的胸垫及其设计方法，其具有负泊松比效应的关键在于衬垫的孔洞结构。该胸垫拥有的特殊孔洞结构使其更加舒适轻薄，符合当下自然、解放和舒适的潮流。简要设计步骤为：首先，确定胸垫的形状、大小以及厚度；然后，设计所使用衬垫材料的孔洞分布，使该孔洞结构具有负泊松比效应；最后，通过嵌入方式将其置于文胸内部，完成负泊松比材料胸垫的设计。本发明通过以上设计，有效的解决了传统胸垫无法适合不同胸型的问题，使胸垫具有更好的贴合性、延展性、透气性以及轻薄舒适的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用负泊松比穿孔结构来设计具有负泊松比效应的材料胸垫，并提出了负泊松比材料胸垫的设计方法，属于新材料和新结构领域。
背景技术
负泊松比材料成为极具发展前景的新一代材料，负泊松比效应使材料的力学性能得到增强，包括剪切模量、断裂韧性、热冲击强度、压痕阻力等。负泊松比材料在受到单轴拉伸时会发生侧向膨胀，这种异常的“拉胀”行为使它逐渐成为一类值得关注的新材料。伴随着这种独特的拉伸膨胀现象，负泊松比材料同时显示出更强的力学和物理特性。负泊松比材料在自然界早就存在，例如，黄铁矿、砷、镉和一些动物的皮肤就是天然的负泊松比材料。但是负泊松比材料作为一种可设计材料的概念是在20世纪80年代首先由Lakes提出来的，旨在满足高新技术领域对新型材料提出的要求。之后具有负泊松比效应的泡沫材料、聚合材料和复合材料不断被设计出来，其特殊的力学属性使负泊松比材料得到迅速的发展，并在许多工程领域都有广阔的应用前景。
文胸是女性使用的内衣之一，其主要作用是提供乳房外部支撑，增加舒适性与活动力。但很多女性都很难买到与自己胸型相符合的文胸，于是就会出现活动时文胸上移和空杯等情况。本发明将负泊松比材料引入胸垫中，利用负泊松比材料特有的曲面同向性，使胸垫能够更好的贴合女性的胸部，减少不必要的挤压并起到托起和防止胸部下垂的作用。孔洞结构的存在提高了胸垫的透气性，使其更加轻薄舒适。因此，本发明具有非常重要的应用价值和商业前景。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，利用负泊松比穿孔结构，设计和制造了具实用性的负泊松比胸垫，并提出了具体设计方法，设计的胸垫具有比传统胸垫更好的贴合性、延展性、轻薄型以及透气性。
本发明采用的技术方案为：一种具有负泊松比效应的胸垫，所述胸垫使用的材料具有特定排列的孔洞结构，其孔洞结构包括椭圆形、圆形和三角形；
所述胸垫所使用的材料的孔洞结构体积占胸垫本体结构的40％-80％；
所述胸垫的中间部分的厚度d1与四周厚度d2之间的关系满足：0.5<d1/d2<1.5；
所述胸垫的中间厚度d1与每个孔洞之间的距离D之间的关系满足：0.25<D/d1<0.5；
所述胸垫的四周厚度d2与每个孔洞之间的距离D之间的关系满足：0.2<D/d2<0.4；
所述椭圆形孔洞的长度L1与宽度L2之间的关系满足：2.5<L1/L2<3。
作为优选，所述孔洞结构采用海绵、硅胶或织物材料。
上述一种具有负泊松比效应的胸垫的设计方法，包括以下步骤：
1)根据具体的胸部数据来确定胸垫的形状和尺寸，包括胸垫中间部分的厚度、四周厚度、每个孔洞之间的距离、椭圆形孔洞的长和宽；
2)设计胸垫上具有周期性横竖交替的孔洞结构，并在满足3D打印要求的情况下尽量减少孔洞结构的间距；
3)采用3D打印技术制出的具有负泊松比效应的胸垫；
4)根据实际测验不同材料的负泊松比效应，挑选出最佳的材料。如海绵、硅胶和织物等材料，用此方法生成的胸垫具有负泊松比效应，且具有更好的曲面贴合性、延展性和轻薄性。
本发明产生负泊松比效应的关键在于胸垫的负泊松比孔洞结构的设计。通过保证横竖交替的孔状结构足够小使得胸垫整体具有负泊松比效应。通过该方法所设计出的胸垫具有明显的负泊松比效应，同时能在较大的应变范围内维持负泊松比性能。
有益效果：本发明利用该方法设计出的带有孔洞结构的材料具有较大的负泊松比效应且能同时在拉伸的情况下表现出负泊松比效应，在使用时比传统的胸垫更具有贴合性和延展性，可以缓解胸垫上滑以及脱落的情况。该胸垫轻薄透气并且可以减少压迫感和增加舒适度。
附图说明
图1为具有负泊松比效应的胸垫的示意图；
图2为图1的剖面示意图；
图3为椭圆形孔洞的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步描述：
如图1所示，一种具有负泊松比效应的胸垫1；
所述胸垫1使用的材料具有特定排列的孔洞结构2：椭圆形、圆形、三角形等形状；
所述胸垫1采用3D打印技术制备；
所述胸垫1所使用的材料的孔洞结构2体积占胸垫本体结构的40％-80％；
所述孔洞结构2可以适用于海绵、硅胶、织物等材料；
所述胸垫1的中间部分的厚度d1与四周厚度d2之间的关系满足：0.5<d1/d2<1.5；
所述胸垫1的中间厚度d1与每个孔洞之间的距离D之间的关系满足：0.25<D/d1<0.5；
所述胸垫1的四周厚度d2与每个孔洞之间的距离D之间的关系满足：0.2<D/d2<0.4；
所述椭圆形孔洞的长度L1与宽度L2之间的关系满足：2.5<L1/L2<3；
上述具有负泊松比效应的胸垫的设计详细步骤为：
1、根据具体的胸部数据来确定胸垫的形状和尺寸，包括胸垫中间部分的厚度d1、四周厚度d2、每个孔洞之间的距离D、椭圆形孔洞的长L1和宽L2；
2、设计具有特定排列的孔洞结构，其孔洞结构包括：①椭圆形；②圆形；③三角形。利用3D打印技术实现；
3、采用3D打印技术制作出具有负泊松比效应的胸垫；
4、根据实际测验不同材料的负泊松比效应，挑选出最佳的材料。如海绵、硅胶和
织物等材料。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本事例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (3)
1.一种具有负泊松比效应的胸垫，其特征在于：所述胸垫使用的材料具有孔洞结构，该孔洞结构包括椭圆形、圆形和三角形；
所述胸垫所使用的材料的孔洞结构体积占胸垫本体结构的40％-80％；
所述胸垫的中间部分的厚度d1与四周厚度d2之间的关系满足：0.5<d1/d2<1.5；
所述胸垫的中间厚度d1与每个孔洞之间的距离D之间的关系满足：0.25<D/d1<0.5；
所述胸垫的四周厚度d2与每个孔洞之间的距离D之间的关系满足：0.2<D/d2<0.4；
所述椭圆形孔洞的长度L1与宽度L2之间的关系满足：2.5<L1/L2<3。
2.根据权利要求1所述的一种具有负泊松比效应的胸垫，其特征在于：所述孔洞结构采用海绵、硅胶或织物材料。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有负泊松比效应的胸垫的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)根据具体的胸部数据来确定胸垫的形状和尺寸，包括胸垫中间部分的厚度、四周厚度、每个孔洞之间的距离、椭圆形孔洞的长和宽；
2)设计胸垫上具有周期性横竖交替的孔洞结构，并在满足3D打印要求的情况下尽量减少孔洞结构的间距；
3)采用3D打印技术制出的具有负泊松比效应的胸垫；
4)根据实际测验不同材料的负泊松比效应，挑选出最佳的材料，具有更好的曲面贴合性、延展性和轻薄性。
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