CN218914535U - 一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例提供了一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构，涉及拉胀材料领域。旨在增大拉胀结构拉胀效应下的变形量。包括多个基础单元；基础单元包括空间设置的九根斜杆、环状件、六根支柱、六根手臂；每层的三根支柱沿环状件的周向间隔分布，每层的三根支柱与环状件连接；每层的三根支柱的另一端分别与三根手臂的一端一一对应连接；手臂与支柱呈夹角设置；上下三节点拉胀件通过三根斜杆错位连接；斜杆沿着环状件的中心位置周向间隔分布；任意两个基础单元的两个手臂对应连接。该结构在变形增大的过程中，由于三根支柱、三根斜杆的增强作用不会产生畸变，保证了该结构在大变形情况下仍然具有拉胀效应。

Description

一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构

技术领域

本实用新型涉及拉胀材料领域，具体而言，涉及一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构。

背景技术

现有的拉胀结构包括中心圆环和手臂，在X方向的拉伸荷载作用下，中心圆环会发生旋转，与之相连的手臂发生弯曲，斜杆会发生扭转，导致Z方向和 Y方向发生膨胀，表现出负泊松比效应。但随着变形的增大，中心圆环会发生畸变，斜杆扭转过大会导致失效，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，提供了一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构，其能够增大拉胀结构拉胀效应下的变形量。

本实用新型的实施例可以这样实现：

本实用新型的实施例提供了一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构，包括多个基础单元；

所述基础单元包括在空间内设置的环状件、九根斜杆、三根支柱以及三根手臂构成；所述三根支柱沿各自所述环状件的周向间隔分布，且所述三根支柱均与各自所述环状件连接；所述三根支柱的一端共同在各自所述环状件的中心位置连接，所述三根支柱的另一端分别与各自所述三根手臂的一端一一对应连接；所述手臂与所述支柱呈夹角设置；每个基础单元的上下三节点拉胀件由所述斜杆错位连接，所述斜杆的一端分别与手臂相连接。

任意两个所述基础单元的两个所述手臂连接。

另外，本实用新型的实施例提供的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构还可以具有如下附加的技术特征：

可选地，任意相邻的两个所述支柱之间的夹角相等。

可选地，任意两个所述支柱与所述手臂之间的夹角相等。可选地，所述支柱与所述手臂之间的夹角为钝角。

可选地，所述支柱与所述手臂之间的夹角范围为60°-120°。

可选地，所述三根支柱的长度相等，所述三根手臂的长度相等。

可选地，所述环状件包括依次连接围成三角形结构的三根连接柱；所述支柱与所述连接柱连接。

可选地，所述支柱与所述连接柱在相邻的两个所述连接柱的连接位置处连接。

可选的，所述斜杆与所述支柱与手臂交界处错位连接。

可选的，所述斜杆的截面形状可以自由选择。

可选的，任意上下三节点拉胀件之间的距离可以自由调整。

可选的，斜杆的一端分别与上下三节点拉胀件中的手臂与支柱的交界处相连接位置可调。

可选地，所述多个基础单元包括多个环形组；每个所述环形组中的多个所述基础单元环形分布，每个所述环形组中相邻的两个所述基础单元呈手性对称分布，且所述手臂连接。

本实用新型实施例的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构括，例如：

该结构包括多个基础单元；基础单元包括在空间内设置环状件、九根斜杆、六根支柱以及六根手臂；九根斜杆沿环状件的周向间隔分布，九根斜杆的一端分别与环状件与支柱的交界点处相连；六根支柱沿各自环状件的周向间隔分布，且六根支柱均与各自环状件连接；六根支柱的一端共同在各自环状件的中心位置连接，六根支柱的另一端分别与各自六根手臂的一端一一对应连接；手臂与支柱呈夹角设置；任意两个基础单元的两个手臂连接。该结构在变形增大的过程中，环状件由于三根支柱以及六根斜杆的的增强作用不会产生畸变，从而保证该结构在大变形情况下仍然具有拉胀效应。同时，通过改变手臂与支柱的夹角，可以改变手臂的弯曲对拉胀效应的影响，另外，通过改变上下三节点拉胀件之间的距离，改变斜杆上下三节点拉胀件中的手臂与支柱的交界处相连接位置可以改变斜杆的扭转对拉胀效应的影响，从而控制拉胀效应。环状件的尺寸可以改变，支柱越短、斜杆越长越细，拉胀效应的增强效果越低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实施例提供的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构中上下三节点拉胀件的示意图；

图2为本实施例提供的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构中基础单元的示意图；

图3为本实施例提供的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构第一种结构的示意图；

图4为本实施例提供的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构第一种结构在空间阵列的示意图；

图5为本实施例提供的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构的应变与泊松比关系示意图；

图标：10-一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构；100-基础单元；101-三节点拉胀件；140-斜杆；110-环状件；120-支柱；130-手臂；111- 连接柱；

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组件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。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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5对本实施例提供的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构10进行详细描述。

请参照图1以及图2，本实用新型的实施例提供了一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构10，包括多个基础单元100；基础单元100包括在空间内设置的上下拉胀件(101)、九根斜杆140；每个上下拉胀件(101)由环状件(110)、三根支柱120以及三根手臂130组成；三根支柱120沿各自环状件110的周向间隔分布，且三根支柱120均与各自环状件110连接；三根支柱120的一端共同在各自环状件110的中心位置连接，三根支柱120的另一端分别与三根手臂130的一端一一对应连接；手臂130与支柱120呈夹角设置；任意两个基础单元100的两个手臂130连接；任意上下三节点拉胀件(101)由三根斜杆错位连接；斜杆140的一端与手臂130与支柱的120的交界处相连。

“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。“空间内设置的，环状件110、六根支柱120以及六根手臂130”是指环状件110、六根支柱120 以及六根手臂130不会处于相交的平面内，例如，环状件110、六根支柱120 以20及六根手臂130共面设置，或者环状件110、六根支柱120以及六根手臂130分别处于相互平行的平面内。“环状件110”是指首尾相连围成的构件，可以是中空的圆形，矩形或者三角形。

六根支柱120均与各自环状件110连接，六根支柱120的一端连接在一起，六根支柱120的另一端与手臂130的一一端连接。相邻基础单元100之间通过手臂130连接，任意上下三节点拉胀件(101)通过四根斜杆(140)错位连接。

该结构在变形增大过程中，六根支柱120对各自环状件110具有支撑增强作用，环状件110不易产生畸变，从而在大变形情况下该结构仍然具有拉胀效应，另外，九根斜杆(140)在大变形下可以使得上下三节点拉胀件变形尽可能的保持一致，使得环状件110更不易产生畸变。同时，通过改变支柱120与手臂130的夹角，可以改变手臂130的弯曲对拉胀效应的影响，通过改变任意上下三节点拉胀件(101)的距离，可以改变斜杆的长度，从而可以改变斜杆扭转对拉胀效应的影响，另外，改变斜杆与上下三节点拉胀件连接位置也可以改变斜杆扭转对拉胀效应的影响，距离越远，斜杆越长越细，拉胀效果越差，也就是泊松比值可调。

参照图5，该图示意了本申请提供的拉胀机构的拉胀结构在变形过程中在规定方向上的应变时，在两个不同方向上的应变与泊松比的关系图。

通过事先在X方向设定发生1单位的应变，观察Z方向与Y方向的应变与泊松比的关系。我们可以发现刚开始的时候，Y方向的泊松比值在0之上，是一个正数，泊松比值为V＝0.29，此时在Y方向并没有表现出拉胀效应，但随着变形的逐渐增大，Y方向的泊松比值逐渐减小，当应变达到0.29％时，泊松比值为负数，也就是从此刻开始Y方向表现出了拉胀效应，并且该过程持续到了变形最后，即当应变达到了0.514时，泊松比值为V＝-0.2,在Z方向我们可以看见一开始泊松比值便在0以下浮动，是一个负数，泊松比值为V＝-0.5，在整个过程，Z方向的泊松比值的变化是先减小然后增大，但是整个变形阶段，泊松比值都是保持在0以下，即当应变达到了0.514时，泊松比值为V＝-0.6。这表明：在该结构变形的过程中，Z方向比起Y方向具有更好的拉胀效果。同样也表明：本申请提供的拉胀结构能够在大变形下保持较好的拉胀性能。

继续参照图1，本实施例中，三根支柱120的长度相等，三根手臂130的长度相等。在其他实施例中，三根支柱120的长度可以不等，三根手臂130的长度也可以不等，拉胀性能也会不同。

继续参照图1，本实施例中，任意相邻的两个支柱120之间的夹角相等。具体地，任意相邻的两个支柱120之间的夹角为120°。三根支柱120将环状件110沿周向均分，有助于提高拉胀性能。

继续参照图1，本实施例中，任意两个支柱120与手臂130之间的夹角相等。通过调节支柱120与手臂130的夹角，可以达到调节泊松比的目的。

本实施例中，支柱120与手臂130之间的夹角为钝角。在其他实施例中，支柱120与手臂130之间的夹角也可以为直角。具体地，本实施例中，支柱 120与手臂130之间的夹角是指图1中的夹角W。

具体地，支柱120与手臂130之间的夹角范围为60°-120°。例如70°、80°、90°、100°。

再次参照图1，本实施例中，环状件110包括依次连接围成三角形结构的三根连接柱111；所述支柱120与连接柱111连接。

具体地，支柱120与连接柱111在相邻的两个连接柱111的连接位置处连接。也就是，相邻的两个支柱120通过一根连接柱111连接。有助于提高环状件110的拉胀效应。本实施例中，三根连接柱111围成等边三角形。

参照图2，本实施例中，基础单元100是由上下三节点拉胀件，九根斜杆组成。

继续参照图2，本实施例中，基础单元100的上下三节点拉胀件(101)通过三根斜杆错位连接。任意相邻两个基础单元100呈手性对称分布，且手臂130 对应连接。

参照图3，本实施例中，多个基础单元100包括多个环形组；每个环形组中的多个基础单元100环形分布，每个环形组中相邻的两个基础单元100呈手性对称分布，且手臂130连接。

“手性”是指一个物体不能与其镜像相重合。如我们的双手，左手与互成镜像的右手不重合。任意相邻的两个基础单元100都呈手性对称分布。

本实施例提供的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构10 至少具有以下优点：

该结构中，三根支柱120呈类似“Y”字形分布。在变形过程中，三根支柱120对环状件110具有支撑增强作用，有助于保证该结构在大变形量下依然具有拉胀效应。

支柱120与手臂130的夹角可调。环状件110的大小可调。可调节泊松比。

上下三节点拉胀件(101)之间的距离可以调整，可调节泊松比。

斜杆与上下三节点拉胀件连接位置也可以调整，可调节泊松比。

另外连接上下三节点拉胀件(101)九根斜杆(140)错位连接，有助于保证该结构在大变形下使上下三节点拉胀件(101)的变形保持一致，避免变形差异过大使三节点拉胀件(101)产生畸变，有助于保证该结构在大变形量下依然具有拉胀效应。

任意两个基础单元100呈反手性对称分布，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 (10)

1.一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构，其特征在于，包括：多个基础单元(100)；

所述基础单元(100)包括在空间内设置的上下三节点拉胀件(101)、九根斜杆(140)，其中每个三节点拉胀件(101)由环状件(110)、三根支柱(120)以及三根手臂(130)组成；所述三根支柱(120)沿所述环状件(110)的周向间隔分布，且所述三根支柱(120)均与所述环状件(110)连接；所述三根支柱(120)的一端共同在所述环状件(110)的中心位置连接，所述三根支柱(120)的另一端分别与所述三根手臂(130)的一端一一对应连接；所述手臂(130)与所述支柱(120)呈夹角设置；所述上下三节点拉胀件(101)之间通过三根斜杆(140)错位连接；所述三根斜杆(140)沿所述环状件(110)的周向间隔分布；所述九根斜杆(140)的一端分别与所述手臂(130)相连接；

基础单元(100)的任意上下两个三节点拉胀件(101)的组成形式完全一样；

任意两个所述基础单元(100)的两个所述手臂(130)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构，其特征在于：任意相邻的两个所述支柱(120)之间的夹角相等。

3.根据权利要求2所述的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构，其特征在于：任意两个所述支柱(120)与所述手臂(130)之间的夹角相等。

4.根据权利要求3所述的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构，其特征在于：

所述支柱(120)与所述手臂(130)之间的夹角为钝角。

5.根据权利要求4所述的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构，其特征在于：

所述支柱(120)与所述手臂(130)之间的夹角范围为60°-120°。

6.根据权利要求3所述的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构，其特征在于所述六根支柱(120)的长度相等，所述六根手臂(130)的长度相等。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构，其特征在于：

所述环状件(110)包括依次连接围成三角形结构的三根连接柱(111)；

所述支柱(120)与所述连接柱(111)连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构，其特征在于：

所述上下三节点拉胀件(101)通过三根斜杆错位连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构，其特征在于：

所述斜杆与上下三节点拉胀件(101)连接位置也可以调整。

10.根据权利要求1所述的一种基于反手性三手臂缺失支柱构型的三维拉胀结构，其特征在于：

所述多个基础单元(100)包括多个环形组；每个所述环形组中的多个所述基础单元(100)环形分布，每个所述环形组中相邻的两个所述基础单元(100)呈手性对称分布，且所述手臂(130)连接。

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