CN212319387U - 基于产品轻量化的抗压网格结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械技术领域，公开了一种基于产品轻量化的抗压网格结构。本实用新型中，基于产品轻量化的抗压网格结构包括若干个周期性重复排列的网格单元，每个网格单元包括六个第一支点、八个第二支点、以及连接第一支点和第二支点的二十四条支杆，其中，六个第一支点所处的位置为正八面体的顶点，八个第二支点所处的位置为正六面体的顶点，且六个第一支点和八个第二支点所处的位置为菱形十二面体的顶点，二十四条支杆为菱形十二面体的二十四条棱，菱形十二面体、正六面体以及正八面体三者的几何中心均重合。本实用新型提供的基于产品轻量化的抗压网格结构重量轻，且在多个方向上的外力承受能力差异较小。

Description

基于产品轻量化的抗压网格结构

技术领域

本实用新型涉及机械技术领域，特别涉及一种基于产品轻量化的抗压网格结构。

背景技术

航空航天领域采用的机械产品，其工作环境恶劣、性能要求非常严格，特别是材料的连接承力结构，不仅需要满足轻量化的设计需求，还需要在工作时承受较大的拉伸、压缩、剪切等应力，该连接承力结构一旦被破坏将会直接导致飞行器失控，这会影响到整个航空或航天系统工作的成败。因此，应用于航空航天领域的机械产品，其轻量化和受力性能非常重要。

现有的用于航空、航天类的机械产品，如用粘接剂或铆钉固定于骨架上以形成航空、航天类机械产品外形的蒙皮以及机翼等部位，通常使用蜂窝板来构造零部件。该蜂窝板包括多个周期性重复排列的蜂窝孔和围成该蜂窝孔的柱状侧壁，其中蜂窝板的中空结构能大幅度减轻重量，并且在柱状侧壁的轴向方向上具有很好的抗压/受力性能，以承受拉伸、压缩、裁剪等应力。

本实用新型的发明人发现，现有技术中至少存在如下问题：随着技术的不断发展，航空航天产品对于材料的性能要求越来越苛刻，目前的蜂窝板已经逐渐难以满足产品的轻量化设计需求，并且，除了柱状侧壁的轴向方向之外，蜂窝板在其他方向上的抗压/受力性能不佳，也即是说，蜂窝板在不同方向上的外力承受能力差异较大，无法满足日益苛刻的产品设计要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于产品轻量化的抗压网格结构，该抗压网格结构重量轻，且在不同方向上的外力承受能力差异小。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种基于产品轻量化的抗压网格结构，包括若干个周期性重复排列的网格单元，每个网格单元包括六个第一支点、八个第二支点、以及连接第一支点和第二支点的二十四条支杆，其中，六个第一支点所处的位置为正八面体的顶点，八个第二支点所处的位置为正六面体的顶点，且六个第一支点和八个第二支点所处的位置为菱形十二面体的顶点，二十四条支杆为菱形十二面体的二十四条棱，菱形十二面体、正六面体以及正八面体三者的几何中心均重合。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，由于每个网格单元是经由支杆围成的镂空结构，而相较于现有技术中围成蜂窝状通孔的柱状侧壁而言，支杆的尺寸更小、重量更轻，将该种网格单元进行周期性重复排列，形成的网格结构具有较低的密度，整体重量也较轻；此外，每个网格单元具有多个朝向不同方向的连接起来的支杆，不同朝向的支杆可以增强网格结构在不同方向上的受力强度，因此，该网格结构可以均衡的抵抗/承受来自不同方向的外力，因此，由多个网格单元进行周期性排列后形成的网格结构，在不同方向上的外力承受能力差异较小，能够满足日益严苛的产品设计需求。

另外，若干个周期性重复排列的网格单元呈行列排布，同行或同列的相邻两个网格单元之间共用两个第一支点、两个第二支点、连接两个第一支点和第二支点的四条支杆，两个第一支点和两个第二支点以及四条支杆组成一个菱形。也就是说，在周期性排列的结构中，多个网格单元之间是连接在一起的，且相邻的网格单元之间具有公共的支点和支杆，由此，当某一方向的外力施加在网格结构上时，多个网格单元因其公共的支点和支杆的连接方式而可以非常牢固的结合在一起，如此，可以使多个组合在一起的网格单元形成的网格结构具有更强的外力承受能力。

另外，网格结构的相对密度比为1.2％。由于网格结构由网格单元组成，网格单元由第一支点、第二支点以及连接第一支点和第二支点的支杆组成，因此，网格结构所在的空间大部分为镂空区域，相对密度比比较小。

另外，网格单元内接于尺寸为15毫米*15毫米*15毫米的立方体。

另外，支杆的直径为0.6毫米。

另外，网格结构的材质为金属。金属具有较好的硬度和抗力性，因此，当网格结构为金属材质时，有利于其抵抗更为强大的外力。

附图说明

图1是本实用新型实施方式提供的基于产品轻量化的抗压网格结构的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施方式提供的基于产品轻量化的抗压网格结构的网格单元的立体结构示意图；

图3是本实用新型实施方式提供的基于产品轻量化的抗压网格结构的侧视图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本实用新型而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本实用新型各权利要求所要求保护的技术方案。

本实用新型的实施方式涉及一种基于产品轻量化的抗压网格结构100，如图1-3所示，包括若干个周期性重复排列的网格单元11，每个网格单元包括六个第一支点111、八个第二支点112、以及连接第一支点111和第二支点112的二十四条支杆113，其中，六个第一支点111 所处的位置为正八面体的顶点，八个第二支点112所处的位置为正六面体的顶点，且六个第一支点111和八个第二支点112所处的位置为菱形十二面体的顶点，二十四条支杆113为菱形十二面体的二十四条棱，菱形十二面体、正六面体以及正八面体三者的几何中心均重合。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，由于每个网格单元11是经由支杆113围成的镂空结构，而相较于现有技术中围成蜂窝状通孔的柱状侧壁而言，支杆113的尺寸更小、重量更轻，将该种网格单元11进行周期性重复排列，形成的网格结构100具有较低的密度，整体重量也较轻；此外，每个网格单元11具有多个朝向不同方向的连接起来的支杆113，不同朝向的支杆113可以增强网格结构100在不同方向上的受力强度，因此，该网格结构100可以均衡的抵抗/承受来自不同方向的外力，因此，由多个网格单元11进行周期性排列后形成的网格结构100，在不同方向上的外力承受能力差异较小，能够满足日益严苛的产品设计需求。

具体地，若干个周期性重复排列的网格单元11呈行列排布，同行或同列的相邻两个网格单元11之间共用两个第一支点111、两个第二支点112、连接两个第一支点和第二支点的四条支杆113，两个第一支点111和两个第二支点112以及四条支杆113组成一个菱形。也就是说，在周期性排列的结构中，多个网格单元11之间是连接在一起的，且相邻的网格单元11 之间具有公共的支点和支杆，由此，当某一方向的外力施加在网格结构100上时，多个网格单元11因其公共的支点和支杆的连接方式而可以非常牢固的结合在一起，如此，可以使多个组合在一起的网格单元11形成的网格结构100具有更强的外力承受能力。

需要说明的是，每个第一支点111连接的4个支杆之间的夹角为70°32＇，每个第二支点 112连接的4个支杆之间的夹角为109°28＇。

本实施方式中，网格结构100的相对密度比为1.2％。本实施方式中，相对密度比为：具有一定尺寸的网格结构100的质量，与用网格结构100的材质填满同样尺寸空间时材质的质量之比。由于网格结构100由网格单元11组成，网格单元11第一支点111、第二支点112 以及连接第一支点111和第二支点112的支杆113组成，因此，网格结构100所在的空间大部分均为镂空区域，相对密度比比较小。

优选地，网格单元11内接于尺寸为15毫米*15毫米*15毫米的立方体。由于网格单元11 为中心对称的菱形十二面体网格，因此，该网格单元11可内接于长、宽、高均相等的立方体，本实施方式中，立方体的长、宽、高均为15毫米(mm)。

值得一提的是，网格结构100的材质优选的为金属。可以理解的是，该金属可以是纯金属(比如铝)，还可以是合金，此处不进行一一列举。需要说明的是，金属具有较好的硬度和抗力性，因此，当网格结构100为金属材质时，能够承受更为大的外力作用。

此外，本实施方式中，设定支杆113的直径为0.6毫米。

为了更好的示意出本实施方式中网格结构100的实用效果，本实施方式中，分别利用现有技术中的蜂窝板、和本实施方式中的网格结构100在同样的材料的前提下建造对比模型，以下为蜂窝板模型和网格结构100的模型的性能参数。

模型一：蜂窝板

模型外形尺寸：97毫米*92毫米*70毫米

模型重量：116克

蜂窝板柱状侧壁壁厚：0.6毫米

相对密度比：6.9％

模型二：网格结构100

模型外形尺寸：97毫米*92毫米*70毫米

模型重量：36克

支杆壁厚(即支杆直径)：0.6毫米

相对密度比：2.1％

从以上数据可以看出，本实施方式中的网格结构100相比原蜂窝板结构，可以具有更轻的重量，其能够更加的适应航空航天技术对机械结构的轻量化需求。

值得一提的是，本实施方式中的网格结构100可以通过3D打印的方式实现制造。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于产品轻量化的抗压网格结构，其特征在于，包括若干个周期性重复排列的网格单元，每个所述网格单元包括六个第一支点、八个第二支点、以及连接所述第一支点和所述第二支点的二十四条支杆，其中，六个所述第一支点所处的位置为正八面体的顶点，八个所述第二支点所处的位置为正六面体的顶点，且六个所述第一支点和八个所述第二支点所处的位置为菱形十二面体的顶点，所述二十四条支杆为所述菱形十二面体的二十四条棱，所述菱形十二面体、所述正六面体以及所述正八面体三者的几何中心均重合。

2.根据权利要求1所述的基于产品轻量化的抗压网格结构，其特征在于，若干个周期性重复排列的所述网格单元呈行列排布，同行或同列的相邻两个所述网格单元共用两个所述第一支点、两个所述第二支点、连接两个所述第一支点和两个所述第二支点的四条支杆，两个所述第一支点和两个所述第二支点以及四条所述支杆组成一个菱形。

3.根据权利要求1所述的基于产品轻量化的抗压网格结构，其特征在于，所述网格结构的相对密度比为1.2％。

4.根据权利要求1所述的基于产品轻量化的抗压网格结构，其特征在于，所述网格单元内接于尺寸为15毫米*15毫米*15毫米的立方体。

5.根据权利要求1所述的基于产品轻量化的抗压网格结构，其特征在于，所述支杆的直径为0.6毫米。

6.根据权利要求1所述的基于产品轻量化的抗压网格结构，其特征在于，所述网格结构的材质为金属。

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