CN110425243A - 一种多向承载的蜂窝构型 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多向承载的蜂窝构型。若干蜂窝构型可通过阵列组成大面积的蜂窝结构板。蜂窝构型包括中空正八边面体薄板、中空正四边面体薄板、四个加强筋薄板一、四个加强筋薄板二；中空正八边面体薄板、中空正四边面体薄板、加强筋薄板一、加强筋薄板二相互交织连接在一起，使得蜂窝构型不仅在纵向有更大的承载力，而且在横向不同方向均具有一定的承载力，相比传统蜂窝只能承受纵向载荷的胞格，更具有优势，适用工况环境更广。

Description

一种多向承载的蜂窝构型
技术领域
本发明涉及结构缓冲吸能技术领域，具体说是一种多向承载的蜂窝构型。
背景技术
蜂窝不仅具有高比强度，比刚度，而且质轻，吸能效果好等优势，被广泛运用于承载吸能环境中，现有蜂窝胞格构型诸如三角形蜂窝，正方形蜂窝，六边形蜂窝，甚至是圆形蜂窝构型，传统蜂窝构型承载吸能力主要以纵向为主，横向承载性能较弱，当受到横向载荷时，蜂窝胞格以层叠的形式叠在一起，失去承载力。
传统蜂窝结构承载吸能受力方向较单一，且蜂窝结构布局依据载荷方向进行设计，从而起到单向大承载力的性能，但是在实际承载吸能的场景中，冲击载荷方向难以确定，且可能存在多向载荷共同作用的现象，所以现有蜂窝结构构型在工作过程中受到纵向以外，譬如横向扰动，存在过早折断、纵向失稳等问题，缺少抵抗多向冲击载荷承载吸能的能力，难以满足冲击载荷方向不确定条件下的承载吸能的特性，传统蜂窝可运用工况受限，严重影响了蜂窝的应用环境。
发明内容
本发明目的是提供一种多向承载的蜂窝构型，以解决现有蜂窝胞格作为承载吸能结构多向承载吸能较弱的技术问题。
为解决上述横向吸能能力较弱技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种多向承载的蜂窝构型包括中空正八边面体薄板1、中空正四边面体薄板2、四个加强筋薄板一3、四个加强筋薄板二4；
为解决多方向承载缓冲吸能的问题，若干所述蜂窝构型通过阵列组成大面积的蜂窝结构板11；
所述中空正八边面体薄板1为蜂窝构型的外轮廓，所述中空正四边面体薄板2内嵌于所述中空正八边面体薄板1内；所述中空正八边面体薄板1与中空正四边面体薄板2之间通过四个加强筋薄板一3和四个加强筋薄板二4连接；
在上述方案的基础上，所述蜂窝构型的中空正四边面体薄板2以与中空正八边面体薄板1中四个面平行的方式内嵌于中空正八边面体薄板1中；
在上述方案的基础上，所述中空正四边面体薄板2与中空正八边面体薄板1平行的四个面之间通过加强筋薄板一3连接。
在上述方案的基础上，所述四个加强筋薄板一3的一端竖边分别与中空正四边面体薄板2的四个面的中心线连接，所述四个加强筋薄板一3的另一端竖边分别与和中空正四边面体薄板2的四个面平行的中空正八边面体薄板1的四个面的中心线连接；
在上述方案的基础上，所述中空正八边面体薄板1与中空正四边面体薄板2非平行的四个面之间通过加强筋薄板二4相连接。
在上述方案的基础上，所述四个加强筋薄板二4的一端竖边分别与中空正四边面体薄板2的四个竖直棱边连接，所述四个加强筋薄板二4的另一端竖边与中空正八边面体薄板1中非平行于中空正四边面体薄板2四个面的中心线连接；
在上述方案的基础上，所述蜂窝结构板11为承载吸能装置的内部填充，所述承载吸能装置用于直升机、无人机、高速铁路列车、高速动车组、高速公路大巴、小汽车、公务车、飞机、轮船、游船或邮轮等。
所述中空正八边面体薄板1、中空正四边面体薄板2、加强筋薄板一3、加强筋薄板二4相互交织连接在一起，不仅可承受正交三轴的受力，而且可对多向任意角度均具备一定的承载吸能能力。
本发明的有益效果：
蜂窝构型可通过阵列组合的方式组成大面积的蜂窝芯子，用于承载吸能装置的填充，蜂窝构型通过中空正八边面体薄板1、中空正四边面体薄板2、四个加强筋薄板一3、四个加强筋薄板二4相互交织连接在一起，使得蜂窝构型不仅对多向任意角度的载荷均具备一定的承载缓冲吸能能力，而且与传统正六边形蜂窝相比，纵向承载力更高，更具有优势，适用环境更广，从而满足直升机或者无人机多向承载缓冲吸能的需求。
附图说明
本发明有如下附图：
图1：本发明所述的蜂窝构型结构示意图一
图2：蜂窝构型组成的蜂窝结构板结构示意图
图3a：本发明所述的蜂窝构型结构示意图二
图3b：本发明所述的蜂窝构型结构示意图三
图4：蜂窝结构板横向压缩变形过程示意图
图5：蜂窝结构板纵向压缩变形过程示意图
附图标记：
1、中空正八边面体薄板，2、中空正四边面体薄板，3、加强筋薄板一，4、加强筋薄板二，11、蜂窝结构板。
具体实施方式
以下结合附图1～5对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种多向承载的蜂窝构型，为使本发明的目的、技术方案及效果更清楚、明确，参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明，但是本所描述实例仅用于解释本发明，并不限定本发明。
如图1所示为蜂窝构型结构示意图一，所述蜂窝构型由多层不同布局形式的薄板组成，所述蜂窝构型包括中空正八边形面体薄板1、中空正四边面体薄板2、加强筋薄板一3、加强筋薄板二4；外轮廓由中空正八边面体薄板1组成，中空正八边面体薄板1组成单个蜂窝构型的外轮廓，可已此为单位进行阵列，组成大面积的蜂窝结构板11。
中空正八边面体薄板1内嵌中空正四边面体薄板2，中空正四边面体薄板2以平行于XZ、YZ平面的方式布局，且中空正八边面体薄板1对应的八个面的中间位置的竖边与中空正四边面体薄板2对应的的每个面中间位置的竖边相连接，使得加强筋薄板一3除了可以承载Z方向的承载力之外，还可提供X向，Y向的承载力。
为解决在XY平面内，不同方向的冲击载荷，所以在中空正八边面体薄板1与中空正四边面体薄板2之间设有加强筋薄板二4，加强筋薄板二4一端与中空正四边面体薄板2每个直角顶点的竖边相连接，另外一端与中空正八边面体薄板1与中空正四边面体薄板2直角对应边的中间位置相连接，使得中空正八边形面体薄板1、中空正四边面体薄板2、加强筋薄板一3、加强筋薄板二4共同相互交织配合连接形成完整的增强蜂窝构型，从而不仅在任意方向具备一定的承载吸能的能力，而且与传统正六边形蜂窝相比，纵向承载吸能的能力更高。
通过对本发明所述的蜂窝构型进行横向、纵向受力仿真计算，可得其不同工况下变形过程，横向压缩变形过程示意如图4所示，初始时刻，蜂窝构型未受压力作用，所以蜂窝构型均无变形；随着载荷继续作用，通过响应过程可看出外轮廓正八边面体薄板1先开始变形，然后载荷通过加强筋薄板一3传递到中空正四边面体薄板2，由于加强筋薄板一3的支撑作用，所以加强筋薄板一3变形较小，中空正四边面体薄板2与载荷方向垂直的两个面呈现弯曲变形；然后载荷继续作用，使得载荷中空正四边面体薄板2继续变形，且整体蜂窝构型均在载荷方向上发生了压缩变形，然后中空正四边面体薄板2与载荷方向垂直的两个面的中间位置压缩在了一起，随着载荷继续作用，蜂窝构型逐渐失效。通过仿真过程的分析，可得本发明所述的蜂窝构型在横向受力呈现出较好的承载吸能作用，且在横向方向也呈现出逐级递进溃缩的特点。
纵向压缩变形过程示意图如图5所示，初始时刻，蜂窝构型未受压力作用，所以蜂窝构型均无变形；由于载荷面与中空正八边形面体薄板1、中空正四边面体薄板2、加强筋薄板一3、加强筋薄板二4接触，所以随着载荷继续作用，通过响应过程可看出蜂窝构型的中空正八边形面体薄板1、中空正四边面体薄板2、加强筋薄板一3、加强筋薄板二4逐渐变形，随着载荷逐步施加，蜂窝构型变形过程呈现出均匀折叠的现象，可得在纵向承载吸能具备一定长度的线性吸能阶段，吸能变形趋势也传统六边形胞格类似，但是本蜂窝构型由中空正八边面体薄板1、中空正四边面体薄板2、加强筋薄板一3、加强筋薄板二4相互交织配合连接形成，所以比传统胞格纵向承载吸能载荷更高。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种多向承载的蜂窝构型，其特征在于，包括中空正八边面体薄板(1)、中空正四边面体薄板(2)、四个加强筋薄板一(3)、四个加强筋薄板二(4)；
若干所述蜂窝构型通过阵列组成大面积的蜂窝结构板(11)；
所述中空正八边面体薄板(1)为蜂窝构型的外轮廓，所述中空正四边面体薄板(2)内嵌于所述中空正八边面体薄板(1)内；所述中空正八边面体薄板(1)与中空正四边面体薄板(2)之间通过四个加强筋薄板一(3)和四个加强筋薄板二(4)连接。
2.如权利要求1所述的多向承载的蜂窝构型，其特征在于，所述蜂窝构型的中空正四边面体薄板(2)以与中空正八边面体薄板(1)中四个面平行的方式内嵌于中空正八边面体薄板(1)中。
3.如权利要求2所述的多向承载的蜂窝构型，其特征在于，所述中空正四边面体薄板(2)与中空正八边面体薄板(1)平行的四个面之间通过加强筋薄板一(3)连接。
4.如权利要求3所述的多向承载的蜂窝构型，其特征在于，所述四个加强筋薄板一(3)的一端竖边分别与中空正四边面体薄板(2)的四个面的中心线连接，所述四个加强筋薄板一(3)的另一端竖边分别与和中空正四边面体薄板(2)的四个面平行的中空正八边面体薄板(1)的四个面的中心线连接。
5.如权利要求2所述的多向承载的蜂窝构型，其特征在于，所述中空正八边面体薄板(1)与中空正四边面体薄板(2)非平行的四个面之间通过加强筋薄板二(4)相连接。
6.如权利要求5所述的多向承载的蜂窝构型，其特征在于，所述四个加强筋薄板二(4)的一端竖边分别与中空正四边面体薄板(2)的四个竖直棱边连接，所述四个加强筋薄板二(4)的另一端竖边与中空正八边面体薄板(1)中非平行于中空正四边面体薄板(2)四个面的中心线连接。
7.如权利要求1所述的多向承载的蜂窝构型，其特征在于，所述蜂窝结构板(11)为承载吸能装置的内部填充，所述承载吸能装置用于直升机、无人机、高速铁路列车、高速动车组、高速公路大巴、小汽车、公务车、飞机、轮船、游船或邮轮。
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