CN110696760B - 一种折纸肋板吸能结构的实现方法及结构 - Google Patents
一种折纸肋板吸能结构的实现方法及结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110696760B CN110696760B CN201911082898.0A CN201911082898A CN110696760B CN 110696760 B CN110696760 B CN 110696760B CN 201911082898 A CN201911082898 A CN 201911082898A CN 110696760 B CN110696760 B CN 110696760B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy absorption
- points
- equilateral hexagon
- plane
- triangular
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
- B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
- B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
Abstract
本发明涉及结构制造及计算机图像处理技术领域,公开了一种折纸肋板吸能结构的实现方法及结构,该实现方法包括以下步骤:S1、在一个三维坐标系X‑Y的平面中构建第一等边六边形,其逆时针方向上六个点依次为A、B、C、D、E、F;S2、将等边六边形进行Z向平移得到第二等边六边形,并确定其与点A、B、C、D、E、F相对应的六个点a、b、c、d、e、f,平移距离为h;S3、以第二等边六边形的中心为轴心将其沿顺时针方向进行水平旋转φ角度;S4、将点A、B、C、D、E、F和点a、b、c、d、e、f一一对应进行直线连接,并将B、C、D、E、F、A与点a、b、c、d、e、f一一对应进行直线连接。本发明的折纸结构具有良好的吸能特性。
Description
技术领域
本发明涉及结构制造及计算机图像处理技术领域,特别是涉及一种折纸肋板吸能结构的实现方法及结构。
背景技术
吸能结构现有种类繁多,众多的研究者研发出不少的列车端部使用的吸能结构。如利用金属薄壁结构压缩变形的能量吸收装置、利用刀具刨削金属材料的能量吸收装置、利用液压的能量吸收装置,利用脆性金属破碎的能量吸收装置等。它们很多也同时被利用到了汽车、船舶、飞机等行业中。
众多的能量吸收结构中,金属薄壁结构在承受冲击载荷时可通过塑性变形,断裂等破损形式来耗散大量冲击动能,且成本低、比吸能效率高,是一种十分有效的能量吸收装置。圆管是传统的金属薄壁吸能结构,也是最有效,应用最广泛的吸能结构之一。
但是现有的以管状、蜂窝铝等为首的吸能结构有着两大缺点:
(1)撞击力初始峰值过高,会导致乘员发生“二次碰撞”,致使乘员与车辆客室内部结构如车辆座椅、桌面、侧墙、地板、车顶以及乘员之间发生撞击或乘员被抛出车外而造成伤亡;
(2)吸能量不足,碰撞中的巨大动能若不能尽量吸收充分,残余的动能将会使金属车体发生大的塑性变形,使车体结构遭受破坏令乘员失去生存空间从而引发乘员的伤亡。
发明内容
本发明的目的是提供一种折纸肋板吸能结构的实现方法及结构,实现方法简单快捷,而且结构不仅能压缩吸能,还能扭转吸能,适应碰撞的复杂情况。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种折纸肋板吸能结构的实现方法,包括以下步骤:
S1、在一个三维坐标系X-Y的平面中构建第一等边六边形,其逆时针方向上六个点依次为A、B、C、D、E、F;
S2、将等边六边形进行Z向平移得到第二等边六边形,并确定其与点A、B、C、D、E、F相对应的六个点a、b、c、d、e、f,平移距离为h;
S3、以第二等边六边形的中心为轴心将其沿顺时针方向进行水平旋转φ角度;
S4、将点A、B、C、D、E、F和点a、b、c、d、e、f一一对应进行直线连接,并将点B、C、D、E、F、A与点a、b、c、d、e、f一一对应进行直线连接;每三个首尾相连的连接线段构成一个三角形平面,所有三角形平面的参数相同;
S5、在点A、B、C、D、E、F和点a、b、c、d、e、f一一对应的直线上和其相邻的三角形平面上分别取一点,将三个点首尾相连构成一个肋板三角形平面,肋板三角形平面垂直于相邻两个三角形平面;
S6、第一等边六边形构成一个平面,并与所有三角形平面构成三维折纸结构。
作为优选方案,所述三角形平面ABa中的角B为38°,角a为30°。
作为优选方案,所述第一等边六边形的边长为L,各个点到其中心点的距离为r,三角形平面ABa满足以下公式:
作为优选方案,将步骤S3和S4替换为将点A、B、C、D、E、F和点f、a、b、c、d、e一一对应进行直线连接,并将B、C、D、E、F、A和点f、a、b、c、d、e一一对应进行直线连接;每三个首尾相连的连接线段构成一个三角形平面,所有三角形平面的参数相同。
作为优选方案,所述第二等边六边形构成一个平面。
作为优选方案,所述肋骨三角形平面设置有多个,且相互平行。
为了解决上述技术问题,本发明还提供一种折纸肋板吸能结构,包括根据上述所述的折纸肋板吸能结构的实现方法实现的折纸肋板吸能结构。
作为优选方案,所述折纸肋板吸能结构设置有两个,两个所述折纸肋板吸能结构的第一等边六边形重叠。
本发明具有以下有益效果:
(1)本发明的折纸肋板吸能结构比传统结构在压缩吸能更加稳定,在突变的载荷情况下,不会产生失稳现象,比传统结构相比更加安全可靠。
(2)本发明的折纸肋板吸能结构与传统结构在压缩吸能过程相比,此结构不仅能压缩吸能,还能扭转吸能,更适合碰撞的复杂情况;压缩吸能过程相比,在碰撞过程中横截面积突变更加小,不会积攒其他空间,占据的空间更小。
(3)本发明的折纸肋板吸能结构在压缩过程中,肋板三角形平面可以进一步提高扭转吸能的性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的折纸肋板吸能结构的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的折纸肋板吸能结构的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参见图1和图2,本发明优选实施例中一种折纸肋板吸能结构的实现方法,包括以下步骤:
S1、在一个三维坐标系X-Y的平面中构建第一等边六边形,其逆时针方向上六个点依次为A、B、C、D、E、F;
S2、将等边六边形进行Z向平移得到第二等边六边形,并确定其与点A、B、C、D、E、F相对应的六个点a、b、c、d、e、f,平移距离为h;
S3、以第二等边六边形的中心为轴心将其沿顺时针方向进行水平旋转φ角度;
S4、将点A、B、C、D、E、F和点a、b、c、d、e、f一一对应进行直线连接,并将点B、C、D、E、F、A与点a、b、c、d、e、f一一对应进行直线连接;每三个首尾相连的连接线段构成一个三角形平面,所有三角形平面的参数相同;
S5、在点A、B、C、D、E、F和点a、b、c、d、e、f一一对应的直线上和其相邻的三角形平面上分别取一点,将三个点首尾相连构成一个肋板三角形平面,肋板三角形平面垂直于相邻两个三角形平面;
S6、第一等边六边形构成一个平面,并与所有三角形平面构成三维折纸结构。
在本发明优选实施例中,所述三角形平面ABa中的角B为38°,角a为30°。
在本发明优选实施例中,所述第一等边六边形的边长为L,各个点到其中心点的距离为r,三角形平面ABa满足以下公式:
在本发明优选实施例中,将步骤S3和S4替换为将点A、B、C、D、E、F和点f、a、b、c、d、e一一对应进行直线连接,并将B、C、D、E、F、A和点f、a、b、c、d、e一一对应进行直线连接;每三个首尾相连的连接线段构成一个三角形平面,所有三角形平面的参数相同。
在本发明优选实施例中,所述第二等边六边形构成一个平面。
在本发明优选实施例中,所述肋骨三角形平面设置有多个,且相互平行。
本发明优选实施例还提供一种折纸肋板吸能结构,包括根据上述所述的折纸肋板吸能结构的实现方法实现的折纸肋板吸能结构。
在本发明优选实施例中,所述折纸肋板吸能结构设置有两个,两个所述折纸肋板吸能结构的第一等边六边形重叠。
具体的,本发明优选实施例的折纸肋板吸能结构在的第一等边六边形面承受冲击力,对折纸肋板吸能结构进行压缩,实现吸能效果,并且扭转,将冲击力分散到各个方向,实现扭转吸能,与传统结构在压缩吸能过程相比,此结构不仅能压缩吸能,还能扭转吸能,更适合碰撞的复杂情况;压缩吸能过程相比,在碰撞过程中横截面积突变更加小,不会积攒其他空间,占据的空间更小,并且在压缩吸能更加稳定,在突变的载荷情况下,不会产生失稳现象,比传统结构相比更加安全可靠。
此外,本发明优选实施例的平面状态的三个参数,例如三角形平面ABa中的角A,即α,角B,即β,长度a,满足:
同样,本发明优选实施例的结构在塌陷过程中,有许多折叠状态,不同的高度h,扭转角φ和半径r,这显然不能由三个常数a,α,和β确定。因此引入变量εAB,εBC,和εAC,将这三个变量(h,φ和r)与三个常数(a,α,和β)联系起来,例如
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种折纸肋板吸能结构的实现方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、在一个三维坐标系X-Y的平面中构建第一等边六边形,其逆时针方向上六个点依次为A、B、C、D、E、F;
S2、将等边六边形进行Z向平移得到第二等边六边形,并确定其与点A、B、C、D、E、F相对应的六个点a、b、c、d、e、f,平移距离为h;
S3、以第二等边六边形的中心为轴心将其沿顺时针方向进行水平旋转φ角度;
S4、将点A、B、C、D、E、F和点a、b、c、d、e、f一一对应进行直线连接,并将点B、C、D、E、F、A与点a、b、c、d、e、f一一对应进行直线连接;每三个首尾相连的连接线段构成一个三角形平面,所有三角形平面的参数相同;
S5、在点A、B、C、D、E、F和点a、b、c、d、e、f一一对应的直线上和其相邻的三角形平面上分别取一点,将三个点首尾相连构成一个肋板三角形平面,肋板三角形平面垂直于相邻两个三角形平面;
S6、第一等边六边形构成一个平面,并与所有三角形平面构成三维折纸结构。
2.如权利要求1所述的折纸肋板吸能结构的实现方法,其特征在于:所述三角形平面ABa中的角B为38°,角a为30°。
4.如权利要求1所述的折纸肋板吸能结构的实现方法,其特征在于:将步骤S3和S4替换为将点A、B、C、D、E、F和点f、a、b、c、d、e一一对应进行直线连接,并将B、C、D、E、F、A和点f、a、b、c、d、e一一对应进行直线连接;每三个首尾相连的连接线段构成一个三角形平面,所有三角形平面的参数相同。
5.如权利要求4所述的折纸肋板吸能结构的实现方法,其特征在于:所述第二等边六边形构成一个平面。
6.如权利要求1所述的折纸肋板吸能结构的实现方法,其特征在于:所述肋板三角形平面设置有多个,且相互平行。
7.一种折纸肋板吸能结构,其特征在于:包括根据如权利要求1-5任一所述的折纸肋板吸能结构的实现方法实现的折纸肋板吸能结构。
8.如权利要求7所述的折纸肋板吸能结构的实现方法,其特征在于:所述折纸肋板吸能结构设置有两个,两个所述折纸肋板吸能结构的第一等边六边形重叠。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911082898.0A CN110696760B (zh) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | 一种折纸肋板吸能结构的实现方法及结构 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911082898.0A CN110696760B (zh) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | 一种折纸肋板吸能结构的实现方法及结构 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110696760A CN110696760A (zh) | 2020-01-17 |
CN110696760B true CN110696760B (zh) | 2021-09-24 |
Family
ID=69204615
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911082898.0A Active CN110696760B (zh) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | 一种折纸肋板吸能结构的实现方法及结构 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110696760B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111219436B (zh) * | 2020-01-23 | 2021-03-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种折纸型薄壁管 |
CN114394058A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-26 | 广州大学 | 一种具有良好缓冲吸能特性的曲面折纸管结构 |
CN114659408B (zh) * | 2022-02-14 | 2024-04-12 | 东南大学 | 一种基于Kresling折纸的复合抗爆结构及其设计方法 |
CN117585311A (zh) * | 2022-08-17 | 2024-02-23 | 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 | 力传递结构、包装组件、电器组件、过滤网罩及电器设备 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011106152A1 (de) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | Volkswagen Ag | Deformationselement einer Kraftfahrzeug-Karosserie |
CN202732308U (zh) * | 2011-11-24 | 2013-02-13 | 上海建工五建集团有限公司 | 一种位移固定器 |
JP6184130B2 (ja) * | 2013-03-01 | 2017-08-23 | 新日鐵住金株式会社 | 自動車用フレーム構造体用の筒状構造体及び自動車用フレーム構造体 |
CN207029807U (zh) * | 2017-06-23 | 2018-02-23 | 物联天下(深圳)环保包装有限公司 | 具有缓冲功能的包装盒 |
US20190093728A1 (en) * | 2017-09-25 | 2019-03-28 | University Of Washington | Shock absorbing and impact mitigating structures based on axial-rotational coupling mechanism |
CN209079845U (zh) * | 2018-11-02 | 2019-07-09 | 江南大学 | 一种三维折纸结构汽车吸能盒 |
-
2019
- 2019-11-07 CN CN201911082898.0A patent/CN110696760B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011106152A1 (de) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | Volkswagen Ag | Deformationselement einer Kraftfahrzeug-Karosserie |
CN202732308U (zh) * | 2011-11-24 | 2013-02-13 | 上海建工五建集团有限公司 | 一种位移固定器 |
JP6184130B2 (ja) * | 2013-03-01 | 2017-08-23 | 新日鐵住金株式会社 | 自動車用フレーム構造体用の筒状構造体及び自動車用フレーム構造体 |
CN207029807U (zh) * | 2017-06-23 | 2018-02-23 | 物联天下(深圳)环保包装有限公司 | 具有缓冲功能的包装盒 |
US20190093728A1 (en) * | 2017-09-25 | 2019-03-28 | University Of Washington | Shock absorbing and impact mitigating structures based on axial-rotational coupling mechanism |
CN209079845U (zh) * | 2018-11-02 | 2019-07-09 | 江南大学 | 一种三维折纸结构汽车吸能盒 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110696760A (zh) | 2020-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110696760B (zh) | 一种折纸肋板吸能结构的实现方法及结构 | |
CN109322957B (zh) | 一种轴向波纹蜂窝夹心板抗冲击吸能装置 | |
CN110696762A (zh) | 一种折纸扭转吸能结构的实现方法及结构 | |
CN109532730B (zh) | 一种内部填充的汽车吸能盒装置 | |
CN111219436B (zh) | 一种折纸型薄壁管 | |
CN207374492U (zh) | 吸能结构及汽车防撞梁结构 | |
CN109591743B (zh) | 一种高效稳定吸能的汽车碰撞吸能盒 | |
CN111022538B (zh) | 多功能梯度吸能盒 | |
CN205524081U (zh) | 一种吸能盒和包括该吸能盒的汽车 | |
CN208593365U (zh) | 一种电动汽车防撞梁吸能盒 | |
CN110843709A (zh) | 一种新型的三明治结构汽车前防撞梁和总成 | |
CN103287369A (zh) | 多级嵌套式八边形汽车吸能缓冲装置 | |
CN109094499B (zh) | 一种多截面多材料混合的汽车吸能盒装置 | |
CN110758298B (zh) | 一种折纸三重吸能结构的实现方法及结构 | |
CN111186459B (zh) | 一种组合式吸能结构 | |
CN110576654A (zh) | 一种应用于汽车碰撞吸能盒上的三明治结构 | |
CN110873141A (zh) | 一种折纸变形吸能结构的实现方法及结构 | |
CN109591738B (zh) | 一种汽车防撞结构总成 | |
CN114060445A (zh) | 一种三维曲壁混合相正四边形手性蜂窝 | |
CN102673501B (zh) | 一种薄壁吸能装置 | |
CN112172721A (zh) | 一种仿玉莲叶脉分布的薄壁吸能装置 | |
CN110758297A (zh) | 一种折纸嵌套式吸能结构的实现方法及结构 | |
CN110696761A (zh) | 一种折纸双重吸能结构的实现方法及结构 | |
CN108545042B (zh) | 一种表面纳米技术处理的凹槽式碰撞吸能盒 | |
CN211567864U (zh) | 一种重载货车高速碰撞吸能装置 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |