CN111677802A - 新型吸能元件 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种新型吸能元件，包括层叠设置的多个吸能单元，吸能单元具有相对且平行分布的第一表面和第二表面，相邻的两个吸能单元通过两个第一表面或两个第二表面紧固连接；第一表面上开设有至少四个第一孔洞，第二表面上开设有至少一个第二孔洞，第一孔洞和第二孔洞均为盲孔，第一孔洞自第一表面向第二表面的一侧延伸，第二孔洞自第二表面向第一表面的一侧延伸，且第二孔洞伸入于与其相邻的四个第一孔洞围绕的间隔处。本申请的新型吸能元件通过多个吸能单元逐层堆叠形成，使得整体在多个吸能单元层叠方向上的压缩强度逐渐增大、达到受力峰值时其减速度相对蜂窝材料件的较小，从而有效地解决了蜂窝材料件达到受力峰值时减速度过大的技术问题。

Description

新型吸能元件

技术领域

本申请属于多孔材料技术领域，更具体地说，是涉及一种新型吸能元件。

背景技术

含一定数量孔洞的固体叫多孔材料，是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。由于多孔材料具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点，被广泛应用于碰撞吸能领域，其中较为常用的有：蜂窝材料、泡沫材料、点阵材料等，而其中的蜂窝材料件在其轴向受载压缩发生塑性变形时，其强度曲线会先快速上升，然后趋于平稳，这样会导致达到峰值力时刻减速度过大，影响吸能过程的稳定性。

发明内容

本申请的目的在于提供一种新型吸能元件，包括但不限于解决蜂窝材料件达到受力峰值时减速度过大的技术问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种新型吸能元件，包括层叠设置的多个吸能单元，所述吸能单元具有相对且平行分布的第一表面和第二表面，相邻的两个所述吸能单元通过两个所述第一表面或两个所述第二表面紧固连接；所述第一表面上开设有至少四个第一孔洞，所述第二表面上开设有至少一个第二孔洞，所述第一孔洞和所述第二孔洞均为盲孔，所述第一孔洞自所述第一表面向所述第二表面的一侧延伸，所述第二孔洞自所述第二表面向所述第一表面的一侧延伸，且所述第二孔洞伸入于与其相邻的四个所述第一孔洞围绕的间隔处。

可选地，当相邻的两个所述吸能单元通过两个所述第一表面紧固连接时，位于两个所述第一表面上的第一孔洞正对设置；当相邻的两个所述吸能单元通过两个所述第二表面紧固连接时，位于两个所述第二表面上的第二孔洞正对设置。

可选地，至少四个所述第一孔洞沿同一平面上的相互垂直的两个方向等间隔排列。

可选地，所述第一孔洞的轴线垂直于所述第一表面，所述第二孔洞的轴线垂直于所述第二表面。

可选地，所述第一孔洞的孔壁厚度与所述第二孔洞的孔壁厚度相等。

可选地，所述第一孔洞的横截面面积从所述第一表面的一侧向所述第二表面的一侧逐渐变小，所述第二孔洞的横截面面积从所述第二表面的一侧向所述第一表面的一侧逐渐变小。

可选地，所述第一表面上开设有2n+2个所述第一孔洞，所述第二表面上开设有n个所述第二孔洞，n为等于或者大于1的整数。

可选地，所述第一孔洞的横截面轮廓呈八边形，所述第二孔洞的横截面轮廓呈四边形。

可选地，所述第一孔洞的横截面轮廓和所述第二孔洞的横截面轮廓分别呈圆形。

可选地，所述第一孔洞的轮廓和所述第二孔洞的轮廓分别呈球冠形。

本申请提供的新型吸能元件的有益效果在于：通过多个吸能单元逐层堆叠形成，使得整体在多个吸能单元层叠方向上的压缩强度逐渐增大、达到受力峰值时其减速度相对蜂窝材料件的较小，从而有效地解决了蜂窝材料件达到受力峰值时减速度过大的技术问题，有利于提升新型吸能元件吸能过程的稳定性，减少了撞击产生的破坏效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的新型吸能元件的立体示意图；

图2为本申请实施例提供的新型吸能元件中吸能单元的局部立体示意图；

图3为本申请实施例提供的新型吸能元件中吸能单元的另一角度的局部立体示意图；

图4为本申请实施例提供的新型吸能元件的力-位移图；

图5为蜂窝材料件的力-位移图。

其中，图中各附图标记：

1—新型吸能元件、10—吸能单元、11—第一表面、12—第二表面、110—第一孔洞、120—第二孔洞、z1—第一孔洞的轴线、z2—第二孔洞的轴线。

具体实施例

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是：当部件被称为“固定在”或“设置在”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接在”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图3，本申请提供的新型吸能元件1包括层叠设置的多个吸能单元10，即新型吸能元件1由多个吸能单元10逐层堆叠形成，此处吸能单元10具有相对并且平行分布的第一表面11和第二表面12，相邻的两个吸能单元10通过两个第一表面11或者两个第二表面12紧固连接，即通过两个第一表面11或者两个第二表面12相互焊接、粘接或者铆接将相邻的两个吸能单元10紧固连接在一起，其中，在第一表面11上开设有至少四个第一孔洞110，在第二表面12上开设有至少一个第二孔洞120，第一孔洞110和第二孔洞120均为盲孔，第一孔洞110自第一表面11向第二表面12的一侧延伸，第二孔洞120自第二表面12向第一表面11的一侧延伸，并且第二孔洞120伸入在与其相邻的四个第一孔洞110围绕的间隔处，即在立体空间中，第二孔洞120位于四个第一孔洞110的包围中。

具体地，在本申请中，在第一表面11上开设有2n+2个第一孔洞110，在第二表面12上开设有n个第二孔洞120，其中，n为等于或者大于1的整数，即每个吸能单元10形成有4、6、8……个第一孔洞110和1、2、3……个第二孔洞120，第一孔洞110的数量与第二孔洞120的数量的比例关系是2n+2﹕n；吸能单元10为金属锻压件、或者注塑件、或者立体打印件。

新型吸能元件1应用时，其接受撞击方向与多个吸能单元10层叠的方向一致；当新型吸能元件1受到撞击时，其力-位移曲线如图4所示，位移量会随着力值的增大而增加，即受载压缩强度逐渐增大，与蜂窝材料件的力-位移曲线(如图5)相比较可知，新型吸能元件1在碰撞过程中，减速度较小，力作用的时间较长，可以有效地减少撞击产生的破坏。

本申请提供的新型吸能元件1，通过多个吸能单元10逐层堆叠形成，使得整体在多个吸能单元10层叠方向上的压缩强度逐渐增大、达到受力峰值时其减速度相对蜂窝材料件的较小，从而有效地解决了蜂窝材料件达到受力峰值时减速度过大的技术问题，有利于提升新型吸能元件1吸能过程的稳定性，减少了撞击产生的破坏效果。

进一步地，请参阅图1至图3，在本申请中，当相邻的两个吸能单元10通过两个第一表面11紧固连接时，位于两个第一表面11上的第一孔洞110正对设置，即在相对接的两个第一表面11中，位于其中一个第一表面11上的第一孔洞110的位置与位于另一个第一表面11上的第一孔洞110的位置一一对应，并且两者的轴线z1在同一条直线上；当相邻的两个吸能单元10通过两个第二表面12紧固连接时，位于两个第二表面12上的第二孔洞120正对设置，即在相对接的两个第二表面12中，位于其中一个第二表面12上的第二孔洞120的位置与位于另一个第二表面12上的第二孔洞120的位置一一对应，并且两者的轴线z2在同一直线上。这样相邻的两个吸能单元10的接触面积可以达到最大化，使得在接受沿平行于轴线z1或者轴线z2的方向传递的撞击力时，新型吸能元件1的承载能力更强。

可选地，请参阅图2，作为本申请提供的新型吸能元件的一个具体实施例，至少四个第一孔洞110沿同一平面上的相互垂直的两个方向等间隔排列，即至少四个第一孔洞110不是沿同一条直线等间隔排列。具体地，方向X1和方向X2是同一个平面上的两个方向，并且方向X1与方向X2垂直，沿方向X1排列的相邻的两个第一孔洞110之间的间距与沿方向X2排列的相邻的两个第一孔洞110之间的间距相等。这样有利于对吸能单元10进行设计和机械加工，使得吸能单元10的受力变形更加可控，从而提升了新型吸能元件1吸能过程的稳定性。

可选地，请参阅图2和图3，作为本申请提供的新型吸能元件的一个具体实施例，第一孔洞110的轴线z1与第一表面11垂直，同时，第二孔洞120的轴线z2与第二表面12垂直。由于第一表面11与第二表面12平行，那么第一孔洞110的轴线z1与第二孔洞120的轴线z2平行。当接受沿平行于轴线z1或者轴线z2的方向传递的撞击力时，新型吸能元件1所受压强最小，即这样的结构可以有效地提升新型吸能元件1的承载能力。

可选地，请参阅图2和图3，作为本申请提供的新型吸能元件的一个具体实施例，第一孔洞110的孔壁厚度与第二孔洞120的孔壁厚度相等。具体地，第二孔洞120伸入在与其相邻的四个第一孔洞110围绕的间隔处的中央，即在立体空间中，第二孔洞120沿与其相邻的四个第一孔洞110围绕的中线延伸，并且第二孔洞120是由与其相邻的四个第一孔洞110的孔壁围合形成。这样第一孔洞110的孔壁的支持强度和第二孔洞120的孔壁的支持强度一致，使得吸能单元10的受力变形过程更加稳定。

可选地，请参阅图2和图3，作为本申请提供的新型吸能元件的一个具体实施例，第一孔洞110的横截面面积从第一表面11的一侧向第二表面12的一侧逐渐变小，同时，第二孔洞120的横截面面积从第二表面12的一侧向第一表面11的一侧逐渐变小。这样可以确保第一孔洞110的孔壁的厚度均匀和第二孔洞120的孔壁的厚度均匀，使得在接受沿平行于轴线z1或者轴线z2的方向传递的撞击力时，第一孔洞110的孔壁受力均匀和第二孔洞120的孔壁受力均匀，从而有利于提升新型吸能元件1吸能过程的稳定性。

可选地，请参阅图2和图3，作为本申请提供的新型吸能元件的一个具体实施例，第一孔洞110的横截面轮廓呈八边形，同时，第二孔洞120的横截面轮廓呈四边形，即第一孔洞110的整体轮廓呈八棱台形或者八棱柱形，第二孔洞120的整体轮廓呈四棱台形或者四棱柱形。

可选地，作为本申请提供的新型吸能元件的一个具体实施例，第一孔洞110的横截面轮廓和第二孔洞120的横截面轮廓分别呈圆形，即第一孔洞110的整体轮廓和第二孔洞120的整体轮廓分别呈圆台形或者圆柱形。

可选地，作为本申请提供的新型吸能元件的一个具体实施例，第一孔洞110的轮廓和第二孔洞120的轮廓分别呈球冠形。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.新型吸能元件，其特征在于：包括层叠设置的多个吸能单元，所述吸能单元具有相对且平行分布的第一表面和第二表面，相邻的两个所述吸能单元通过两个所述第一表面或两个所述第二表面紧固连接；所述第一表面上开设有至少四个第一孔洞，所述第二表面上开设有至少一个第二孔洞，所述第一孔洞和所述第二孔洞均为盲孔，所述第一孔洞自所述第一表面向所述第二表面的一侧延伸，所述第二孔洞自所述第二表面向所述第一表面的一侧延伸，且所述第二孔洞伸入于与其相邻的四个所述第一孔洞围绕的间隔处。

2.如权利要求1所述的新型吸能元件，其特征在于：当相邻的两个所述吸能单元通过两个所述第一表面紧固连接时，位于两个所述第一表面上的第一孔洞正对设置；当相邻的两个所述吸能单元通过两个所述第二表面紧固连接时，位于两个所述第二表面上的第二孔洞正对设置。

3.如权利要求1所述的新型吸能元件，其特征在于：至少四个所述第一孔洞沿同一平面上的相互垂直的两个方向等间隔排列。

4.如权利要求1所述的新型吸能元件，其特征在于：所述第一孔洞的轴线垂直于所述第一表面，所述第二孔洞的轴线垂直于所述第二表面。

5.如权利要求1所述的新型吸能元件，其特征在于：所述第一孔洞的孔壁厚度与所述第二孔洞的孔壁厚度相等。

6.如权利要求1所述的新型吸能元件，其特征在于：所述第一孔洞的横截面面积从所述第一表面的一侧向所述第二表面的一侧逐渐变小，所述第二孔洞的横截面面积从所述第二表面的一侧向所述第一表面的一侧逐渐变小。

7.如权利要求1至6任一项所述的新型吸能元件，其特征在于：所述第一表面上开设有2n+2个所述第一孔洞，所述第二表面上开设有n个所述第二孔洞，n为等于或者大于1的整数。

8.如权利要求7所述的新型吸能元件，其特征在于：所述第一孔洞的横截面轮廓呈八边形，所述第二孔洞的横截面轮廓呈四边形。

9.如权利要求7所述的新型吸能元件，其特征在于：所述第一孔洞的横截面轮廓和所述第二孔洞的横截面轮廓分别呈圆形。

10.如权利要求7所述的新型吸能元件，其特征在于：所述第一孔洞的轮廓和所述第二孔洞的轮廓分别呈球冠形。

Images