CN217539429U - 横截面具有负泊松比效应的环状结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例提供了一种横截面具有负泊松比效应的环状结构，涉及拉胀材料领域。旨在补充环状拉胀结构在横截面内具有负泊松比效应的空白。其包括多个基础单元；基础单元为在矩形平面内裁剪的中心竖向椭圆，两个以长轴截取横向半椭圆布置在竖向椭圆上端以及下端，两个以短轴截取横向半椭圆布置在竖向椭圆左端以及右端，四个角则布置为四个以长轴截取再短轴截取的四分之一竖向椭圆；任意两个基础单元通过两个以短轴截取横向半椭圆以及长轴截取横向半椭圆处连接组成完整横向椭圆。该结构在变形增大的过程中，椭圆发生形变，横向和轴向都会拉伸变形，从而使得环状横截面处具有负泊松比效应。

Description

横截面具有负泊松比效应的环状结构

技术领域

本实用新型涉及拉胀材料领域，具体而言，涉及一种横截面具有负泊松比效应的环状结构。

背景技术

现有的拉胀环状结构，其拉胀效应只存在与轴向和环向或者轴向和径向，此结构在水平方向的拉伸荷载作用下，中心竖向椭圆会发生膨胀变形，导致竖直方向发生膨胀，横截面表现出负泊松比效应。

但随着变形的增大，中心竖向椭圆会发生畸变，使得拉胀结构失去拉胀效应。

实用新型内容

本实用新型的目的包括，例如，提供了一种横截面具有负泊松比效应的环状结构，其能够使得环状在横截面处产生拉胀效应。

本实用新型的实施例可以这样实现：

实用新型的实施例提供了一种横截面具有负泊松比效应的环状结构，包括多个基础单元：

S1：多个基础单元(100)；

S2：所述基础单元(100)是在平面矩形内裁剪的四分之一竖向椭圆(110)、短轴截断二分之一横向椭圆(120)；中心竖向椭圆(130)，以及长轴截断二分之一横向椭圆(140)；所述四分之一竖向椭圆(110)、短轴截断二分之一横向椭圆(120)，以及长轴截断二分之一横向椭圆(140)，沿中心竖向椭圆的周向间隔分布，且所述短轴截断二分之一横向椭圆(120)圆心与所述四分之一竖向椭圆(110)圆心和以及长轴截断二分之一横向椭圆(140)圆心都在矩形边上；

S3：所述短轴截断二分之一横向椭圆(120)圆心与所述中心竖向椭圆(130)圆心都在同一条直线上，所述长轴截断二分之一横向椭圆(140)圆心与所述中心竖向椭圆(130)圆心都在同一条直线上；

S4：对于同一层任意两个所述基础单元(100)通过截面孔洞短轴截断二分之一横向椭圆(120)处连接组成完整横向椭圆。对于相邻层任意两个所述基础单元(100)通过截面孔洞长轴截断二分之一横向椭圆(140)处连接组成完整横向椭圆。

进一步的，所述步骤S2中整体椭圆尺寸可调，调节其长轴与短轴尺寸可以调节泊松比；

进一步的，所述步骤S4基础单元所组成结构不限于一层，多层结构也可组合。

有益效果：

本实用新型实施例的横截面具有负泊松比效应的环状结构的有益效果包括，例如：

该结构包括多个基础单元；基础单元为在平面矩形内裁剪的四分之一竖向椭圆、短轴截断二分之一横向椭圆；中心竖向椭圆，以及长轴截断二分之一横向椭圆；所述四分之一竖向椭圆、短轴截断二分之一横向椭圆，以及长轴截断二分之一横向椭圆，沿中心竖向椭圆的周向间隔分布，且所述短轴截断二分之一横向椭圆圆心与所述四分之一竖向椭圆圆心和以及长轴截断二分之一横向椭圆圆心都在矩形边上；所述短轴截断二分之一横向椭圆圆心与所述中心竖向椭圆圆心都在同一条直线上，所述长轴截断二分之一横向椭圆圆心与所述中心竖向椭圆圆心都在同一条直线上；同一层任意两个基础单元的两个短轴截断二分之一横向椭圆连接，相邻层任意两个基础单元的两个长轴截断二分之一横向椭圆连接。该结构在变形增大的过程中，基础单元的多孔结构使得横截面具有拉胀效应。同时，通过改变椭圆长轴与短轴的长度，可以改变椭圆尺寸对拉胀效应的影响，从而控制拉胀效应。

附图说明

图1实施例提供的横截面具有负泊松比效应的环状结构中基础单元的示意图；

图2为本实施例提供的横截面具有负泊松比效应的环状结构中基础单元的一层结构的示意图；

图3为本实施例提供的横截面具有负泊松比效应的环状结构中基础单元的二层结构的示意图；

图4为本实施例提供的横截面具有负泊松比效应的环状结构中基础单元的三层结构的示意图；

图5为本实施例提供的横截面具有负泊松比效应的环状结构中基础单元在水平方向受力下变形示意图；

图6为本实施例提供的横截面具有负泊松比效应的环状结构中基础单元的一层结构变形图；

图7为本实施例提供的横截面具有负泊松比效应的环状结构中基础单元的二层三维图；

图标：10-横截面具有负泊松比效应的一层环状结构；20-横截面具有负泊松比效应的二层环状结构；30-横截面具有负泊松比效应的三层环状结构；100-基础单元；110-四分之一竖向椭圆；120-短轴截断二分之一横向椭圆；130-中心竖向椭圆；140-长轴截断二分之一横向椭圆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的多孔结构，可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

下面结合图1至图7对本实施例提供的横截面具有负泊松比效应的环状结构10进行详细描述。

请参照图1，本实用新型的实施例提供了一种横截面具有负泊松比效应的环状结构10，基础单元(100)为在平面矩形内裁剪的四分之一竖向椭圆(110)、短轴截断二分之一横向椭圆(120)；中心竖向椭圆(130)，以及长轴截断二分之一横向椭圆(140)；所述四分之一竖向椭圆(110)、短轴截断二分之一横向椭圆(120)，以及长轴截断二分之一横向椭圆(140)，沿中心竖向椭圆的周向间隔分布，且所述短轴截断二分之一横向椭圆(120)圆心与所述四分之一竖向椭圆(110)圆心和以及长轴截断二分之一横向椭圆(140)圆心都在矩形边上；所述短轴截断二分之一横向椭圆(120)圆心与所述中心竖向椭圆(130)圆心都在同一条直线上，所述长轴截断二分之一横向椭圆(140)圆心与所述中心竖向椭圆(130)圆心都在同一条直线上。

“负泊松比(NegativePoisson’sRatio)”是指受拉伸时，材料在弹性范围内横向发生膨胀；而受压缩时，材料的横向反而发生收缩。“平面内裁剪的四分之一竖向椭圆110、短轴截断二分之一横向椭圆120、中心竖向椭圆130以及长轴截断二分之一横向椭圆140”是指四分之一竖向椭圆110、短轴截断二分之一横向椭圆120、中心竖向椭圆130以及长轴截断二分之一横向椭圆140不会处于相交的平面内，例如，四分之一竖向椭圆110、短轴截断二分之一横向椭圆120、中心竖向椭圆130以及长轴截断二分之一横向椭圆140共面截取，或者四分之一竖向椭圆110、短轴截断二分之一横向椭圆120、中心竖向椭圆130以及长轴截断二分之一横向椭圆140分别处于相互平行的平面内。椭圆的尺寸可以整体变化，变化长轴或者短轴，或者变成圆。

短轴截断二分之一横向椭圆120圆心与四分之一竖向椭圆110圆心和以及长轴截断二分之一横向椭圆140圆心都在矩形边上；短轴截断二分之一横向椭圆120圆心与中心竖向椭圆130圆心都在同一条直线上，长轴截断二分之一横向椭圆140圆心与所述中心竖向椭圆130圆心都在同一条直线上。两个基础单元100通过截面孔洞短轴截断二分之一横向椭圆120处连接组成完整横向椭圆。

参照图1，本实施例中，椭圆的尺寸为长轴半径为10，短轴半径为2。

参照图2，环形组包括10个基础单元100，10个基础单元100环形分布，组成一个半圆环状结构，该环状横截面具有拉胀性能。

具体地，参照图2，10个基础单元为结构总长，将其弯折构成一个长度为10个基础单元的半圆环。

参照图3，环形组包括20个基础单元100，10个基础单元100环形分布，组成一个两层半圆环状结构，该环状横截面具有拉胀性能。

参照图4，环形组包括30个基础单元100，10个基础单元100环形分布，组成一个三层半圆环状结构，该环状横截面具有拉胀性能。

参照图5，环状拉胀结构基础单元变形图，可以看出其横截面发生了拉胀变形。

参照图6，环状拉胀结构一层变形图，可以看出其横截面发生了拉胀变形。

参照图2和图3以及图4，本实施例中，每个椭圆组中相邻的两个基础单元100呈对称分布，且通过短轴截断二分之一横向椭圆(120)以及长轴截断二分之一横向椭圆(140)处连接组成完整横向椭圆。

本实施例提供的一种横截面具有负泊松比效应的环状结构10至少具有以下优点：

该结构中，所有椭圆。在变形过程中，可以承担较大的形变，有助于保证该结构在大变形量下依然具有拉胀效应。椭圆尺寸可以整体调整。椭圆的长轴和短轴大小可调。可调泊松比，组合结构层数可调，每层基础单元组成数可调，可改变环状截面尺寸。

任意两个基础单元100呈对称分布，这样有助于提高该结构的拉胀效应。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种横截面具有负泊松比效应的环状结构，其特征在于，包括：

S1：多个基础单元(100)；

S2：所述基础单元(100)是在平面矩形内裁剪的四分之一竖向椭圆(110)、短轴截断二分之一横向椭圆(120)；中心竖向椭圆(130)，以及长轴截断二分之一横向椭圆(140)；所述四分之一竖向椭圆(110)、短轴截断二分之一横向椭圆(120)，以及长轴截断二分之一横向椭圆(140)，沿中心竖向椭圆的周向间隔分布，且所述短轴截断二分之一横向椭圆(120)圆心与所述四分之一竖向椭圆(110)圆心和以及长轴截断二分之一横向椭圆(140)圆心都在矩形边上；

S3：所述短轴截断二分之一横向椭圆(120)圆心与所述中心竖向椭圆(130)圆心都在同一条直线上，所述长轴截断二分之一横向椭圆(140)圆心与所述中心竖向椭圆(130)圆心都在同一条直线上；

S4：对于同一层任意两个所述基础单元(100)通过截面孔洞短轴截断二分之一横向椭圆(120)处连接组成完整横向椭圆，对于相邻层任意两个所述基础单元(100)通过截面孔洞长轴截断二分之一横向椭圆(140)处连接组成完整横向椭圆。

2.根据权利要求1所述的横截面具有负泊松比效应的环状结构，其特征在于，短轴截断二分之一横向椭圆(120)圆心与四分之一竖向椭圆(110)圆心在同一直线上。

3.根据权利要求2所述的横截面具有负泊松比效应的环状结构，其特征在于，四分之一竖向椭圆(110)圆心与长轴截断二分之一横向椭圆(140)圆心在同一直线上。

4.根据权利要求3所述的横截面具有负泊松比效应的环状结构，其特征在于，短轴截断二分之一横向椭圆(120)圆心与中心竖向椭圆(130)圆心在同一直线。

5.根据权利要求4所述的横截面具有负泊松比效应的环状结构，其特征在于，长轴截断二分之一横向椭圆(140)圆心与中心竖向椭圆(130)圆心在同一直线上。

6.根据权利要求3所述的横截面具有负泊松比效应的环状结构，其特征在于，四分之一竖向椭圆(110)、短轴截断二分之一横向椭圆(120)、中心竖向椭圆(130)、以及长轴截断二分之一横向椭圆(140)均有长轴半径为10，短轴半径为2的椭圆截取而成。

7.根据权利要求1所述的横截面具有负泊松比效应的环状结构，其特征在于，所述每个相邻的两个所述基础单元(100)呈对称分布。

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