【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及零泊松比结构，具体涉及一种可填充式零泊松比抗冲击结构及其制作方法。
技术介绍
1、泊松比是反映材料在纵向受载时横向变形的弹性常数。目前，已有的抗冲击结构大部分为正泊松比或负泊松比结构。其中，正泊松比结构在受到轴向冲击时会发生横向膨胀，负泊松比结构受到冲击时横向会向内收缩，都不能很好的保持原有形态，并不适用对于需要严格限制结构横向变形的特殊工况。因此，设计一种具有零泊松比效应(即在纵向受到冲击载荷时横向基本不变形)的抗冲击结构是十分必要的。然而，目前现有的大部分零泊松比结构都是由杆件组成，具有刚度低、承载能力差、稳定性差、吸能和抗冲击能力弱等特点。因此，设计一种具有高承载能力以及高抗冲击能力的零泊松比结构对于抗冲击结构领域的发展具有十分重要的工程意义。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有零泊松比结构大多有杆件组成，承载能力和抗冲击能力较弱的问题，进而提出一种可填充式零泊松比抗冲击结构及其制作方法。
2、本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：
3、一种可填充式零泊松比抗冲击结构包括多个呈阵列状均布设置的胞元，胞元包括上端平板、中间平板和两个承接套筒，中间平板水平设置，中间平板的上下两侧分别各设有一个承接套筒，承接套筒为两端敞口设置，且承接套筒的侧壁为曲面，两个承接套筒的小端沿纵向方向相对固接在中间平板的端面上，且两个承接套筒的内部相连通，上方承接套筒大端的上端面上固接有上端平板，且上方承接套筒与其上部相邻胞元的下方承接套筒相连通，每相
4、进一步地，所述上端平板的中部开设有大通孔，上方承接套筒的大端通过大通孔与其上部相邻胞元的下方承接套筒的大端相连通。
5、进一步地，所述中间平板的中部开设有小通孔，上方承接套筒的小端通过小通孔与下方承接套筒的小端相连通。
6、进一步地，最底层胞元的下方承接套筒大端的下端面上固接有底板，每相邻两个胞元之间的底板固接。
7、进一步地，所述承接套筒内填充抗冲击材料。
8、进一步地，所述承接套筒的截面形状为反余弦曲线。
9、进一步地，上方承接套筒的反余弦曲线满足下列函数关系
10、
11、下方承接套筒的反余弦曲线满足下列函数关系
12、
13、其中公式(1)和公式(2)中，x∈[-b,b]，a＞0，b＞0。
14、一种可填充式零泊松比抗冲击结构的制作方法包括如下步骤：
15、步骤一、绘制反余弦曲线：
16、上方承接套筒的反余弦曲线满足下列函数关系
17、
18、下方承接套筒的反余弦曲线满足下列函数关系
19、
20、其中公式(1)和公式(2)中，x∈[-b,b]，a＞0，a用于调节胞元的高度，b＞0，b用于调控胞元中曲面的弯曲程度；
21、并设定上端平板和中间平板的厚度均为t1，承接套筒的壁厚为t2，承接套筒大端的内圆半径为r1，承接套筒小端的内圆半径为r2；
22、绘制好反余弦曲线后，在上方承接套筒的反余弦曲线的大端预留出t1的厚度，用于后续加装上端平板，在上方承接套筒的反余弦曲线的小端预留出t1的厚度，用于后续加装中间平板；
23、步骤二、制作承接套筒：将得到的两条反余弦曲线分别沿y轴方向旋转360度，得到上方承接套筒和下方承接套筒的曲面，分别制作两个承接套筒；
24、步骤三、制作胞元：在上方承接套筒的大端预留出t1厚度的位置加装上端平板，在上方承接套筒的小端预留出t1厚度的位置加装中间平板，之后将中间平板及其上部的上方承接套筒和上端平板同轴固接在下方承接套筒的小端，即可得到完整的胞元；
25、步骤四、阵列：将胞元线性阵列，得到抗冲击结构；
26、步骤五、加装底板：对于有需要进行填充的抗冲击结构，在最底层胞元的下方承接套筒的大端加装底板，将抗冲击结构的底端封闭，然后再在承接套筒内填充抗冲击材料。
27、进一步地，所述步骤一中，承接套筒大端的内圆半径r1和承接套筒小端的内圆半径r2，满足r1＝r2+2b。
28、进一步地，所述上端平板、中间平板和底板均为正方形平板，上端平板、中间平板和底板的宽度均为l，调整参数l的大小可以调控胞元的横向长度尺寸，进而调节阵列后抗冲击结构中相邻两个承接套筒之间的距离。
29、本专利技术与现有技术相比包含的有益效果是：
30、1.反余弦曲面的设计使得该零泊松比结构具有较高的刚度、平台应力以及良好的抗冲击和能量吸收能力。
31、2.通过填充剪切增稠凝胶显著提高了结构的平台应力，进一步增益了反余弦曲面结构的抗冲击和能量吸收能力。
32、3.以柔性材料为基体材料，实现了结构具有高承载能力和抗冲击能力的同时兼具可恢复性和可重复使用性质。
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1.一种可填充式零泊松比抗冲击结构，其特征在于：它包括多个呈阵列状均布设置的胞元(4)，胞元(4)包括上端平板(1)、中间平板(3)和两个承接套筒(2)，中间平板(3)水平设置，中间平板(3)的上下两侧分别各设有一个承接套筒(2)，承接套筒(2)为两端敞口设置，且承接套筒(2)的侧壁为曲面，两个承接套筒(2)的小端沿纵向方向相对固接在中间平板(3)的端面上，且两个承接套筒(2)的内部相连通，上方承接套筒(2)大端的上端面上固接有上端平板(1)，且上方承接套筒(2)与其上部相邻胞元(4)的下方承接套筒(2)相连通，每相邻两个胞元(4)之间的上端平板(1)和中间平板(3)分别固接。
2.根据权利要求1所述一种可填充式零泊松比抗冲击结构，其特征在于：所述上端平板(1)的中部开设有大通孔(1-1)，上方承接套筒(2)的大端通过大通孔(1-1)与其上部相邻胞元(4)的下方承接套筒(2)的大端相连通。
3.根据权利要求2所述一种可填充式零泊松比抗冲击结构，其特征在于：所述中间平板(3)的中部开设有小通孔(3-1)，上方承接套筒(2)的小端通过小通孔(3-1)与下方承接
4.根据权利要求1所述一种可填充式零泊松比抗冲击结构，其特征在于：最底层胞元(4)的下方承接套筒(2)大端的下端面上固接有底板(5)，每相邻两个胞元(4)之间的底板(5)固接。
5.根据权利要求4所述一种可填充式零泊松比抗冲击结构，其特征在于：所述承接套筒(2)内填充有抗冲击材料。
6.根据权利要求1所述一种可填充式零泊松比抗冲击结构，其特征在于：所述承接套筒(2)的截面形状为反余弦曲线。
7.根据权利要求6所述一种可填充式零泊松比抗冲击结构，其特征在于：上方承接套筒(2)的反余弦曲线满足下列函数关系
8.根据权利要求1-7中任意一项权利要求所述一种可填充式零泊松比抗冲击结构的制作方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述一种可填充式零泊松比抗冲击结构的制作方法，其特征在于：所述步骤一中，承接套筒(2)大端的内圆半径R1和承接套筒(2)小端的内圆半径R2，满足R1＝R2+2b。
10.根据权利要求8所述一种可填充式零泊松比抗冲击结构的制作方法，其特征在于：所述上端平板(1)、中间平板(3)和底板(5)均为正方形平板，上端平板(1)、中间平板(3)和底板(5)的宽度均为L，调整参数L的大小可以调控胞元(4)的横向长度尺寸，进而调节阵列后抗冲击结构中相邻两个承接套筒(2)之间的距离。
...【技术特征摘要】
1.一种可填充式零泊松比抗冲击结构，其特征在于：它包括多个呈阵列状均布设置的胞元(4)，胞元(4)包括上端平板(1)、中间平板(3)和两个承接套筒(2)，中间平板(3)水平设置，中间平板(3)的上下两侧分别各设有一个承接套筒(2)，承接套筒(2)为两端敞口设置，且承接套筒(2)的侧壁为曲面，两个承接套筒(2)的小端沿纵向方向相对固接在中间平板(3)的端面上，且两个承接套筒(2)的内部相连通，上方承接套筒(2)大端的上端面上固接有上端平板(1)，且上方承接套筒(2)与其上部相邻胞元(4)的下方承接套筒(2)相连通，每相邻两个胞元(4)之间的上端平板(1)和中间平板(3)分别固接。
2.根据权利要求1所述一种可填充式零泊松比抗冲击结构，其特征在于：所述上端平板(1)的中部开设有大通孔(1-1)，上方承接套筒(2)的大端通过大通孔(1-1)与其上部相邻胞元(4)的下方承接套筒(2)的大端相连通。
3.根据权利要求2所述一种可填充式零泊松比抗冲击结构，其特征在于：所述中间平板(3)的中部开设有小通孔(3-1)，上方承接套筒(2)的小端通过小通孔(3-1)与下方承接套筒(2)的小端相连通。
4.根据权利要求1所述一种可填充式零泊松比抗冲击结构，其特征在于：最底层胞元(4...
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