能量吸收结构制造技术

本实用新型专利技术提供的能量吸收结构，具有由胞元构成的多胞蜂窝结构，所述胞元的横剖面呈圆形，其特征在于，所述胞元的横剖面的孔径大小不相同，所述胞元的横剖面的孔径大小沿冲击方向呈增大或减小的变化。本实用新型专利技术提供的能量吸收结构具有较小的初始应力峰值和较大的平台应力值，能充分吸收能量，对冲击起到有效的防护作用。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种能量吸收
，特别是指一种能量吸收结构。
技术介绍
能量吸收结构能够将大部分输入动能通过塑性变形或者其他转化过程耗散，避免因为弹性回弹而对被保护物品产生冲击损害，对被保护的物品起到防护作用，因此其被广泛的应用于化工、建筑、交通等领域。通常要求能量吸收结构具有较小的初始应力峰值，较大的平台应力值。这样在冲击初始时能量吸收结构能有效吸收能量，避免被保护物体受到较大冲击，同时在冲击变形过程中，能量吸收结构能快速、稳定的吸收能量。目前，能量吸收结构普遍采用多胞蜂窝结构。此类多胞蜂窝结构中的胞元的横剖面的孔径大小是均匀的。对于均匀小孔径多胞蜂窝结构，其在冲击初始时初始应力峰值较大，这种结构不能有效吸收冲击初始的能量，不能对被防护物起到有效的冲击防护作用。而对于均匀大孔径多胞蜂窝结构，虽然其在冲击初始时初始应力峰值较小，但其平台应力值较小，在冲击变形过程中，这种结构的能量吸收效率低，同样不能对被防护物起到有效的冲击防护作用。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种能量吸收结构，具有较小的初始应力峰值和较大的平台应力值，能充分吸收能量，对冲击起到有效的防护作用。 本技术提供的能量吸收结构，由中空的胞元构成，具有至少2个胞元块，所述胞元块包含由大小相同的胞元构成的至少一个胞元层，其特征在于，不同胞元块的胞元的大小不同，所述胞元块根据胞元的大小逐渐增大或减小排列。 由上可知，上述能量吸收结构的各胞元块分别具有不同的能量吸收特点，使得该能量吸收结构具有较小的初始应力峰值和较大的平台应力值，能充分吸收能量，对冲击起到有效的防护作用。 其中，所述胞元为圆柱形。 由上可知，胞元为圆柱形的能量吸收结构的相对密度较大，相应的平台应力值较 大，因此能充分吸收能量，对冲击起到有效的防护作用。 其中，同一胞元块内相邻胞元层的胞元的横剖面的圆心对齐排列。 由上可知，同一胞元块内相邻胞元层的胞元的横剖面的圆心对齐排列的能量吸收结构的相对密度较小，相应的平台应力值较小，可以根据冲击情况进行选择。 较佳的，同一胞元块内相邻胞元层的胞元的横剖面的圆心交错排列。 由上可知，同一胞元块内相邻胞元层的胞元圆心交错排列的能量吸收结构的相对密度较大，相应的平台应力值较大，因此能充分吸收能量，对冲击起到有效的防护作用。 其中，不同胞元块的胞元的横剖面的孔径大小符合公式1 = R。(l+aY);其中， R。为位于冲击端的胞元块的胞元的横剖面的孔径大小，a为梯度系数，Y为当前3胞元块靠近冲击端的胞元的横剖面的圆心到所述冲击端的距离。 由上可知，由于胞元的横剖面的孔径大小沿冲击方向呈线性梯度变化，胞元的横 剖面的孔径大小不同，这样的胞元构成的能量吸收结构能充分发挥胞元的能量吸收作用， 对冲击起到更有效的防护作用。 较佳的，不同胞元块的胞元的材质不相同。 由上可知，平台应力值与胞元块的胞元的材质的相对密度有关，胞元的材质的相对密度越大，平台应力值越大，通过调整胞元块的胞元的材质可调整该胞元块的平台应力值，使该胞元块具有更好的能量吸收作用。 较佳的，不同胞元块的胞元的壁厚不相同。 由上可知，平台应力值与胞元的壁厚有关，胞元的壁越厚，平台应力的值越大，通 过调整胞元块的胞元的壁厚，可调整该胞元块的平台应力值，使该胞元块具有更好的能量 吸收作用。附图说明图1为本技术提供的能量 图2为本技术提供的能量 图3为本技术提供的能量 图4为本技术提供的能量吸收结构的第一实施例横向剖面结构示意图; 吸收结构的第二实施例横向剖面结构示意图; 吸收结构的第三实施例横向剖面结构示意图; 吸收结构的第四实施例横向剖面结构示意图。具体实施方式本实施例中的能量吸收结构具有由中空的圆柱形的胞元构成的多胞蜂窝结构，如 图l所示，该能量吸收结构包括3个胞元块，各胞元块之间的胞元的大小不相同，每个胞元 块包括5层由大小相同的胞元构成的胞元层。胞元的横剖面呈圆形，各胞元呈六边形规则 排列，即同一胞元块中上下相邻的胞元的横剖面的圆心交错排列。 不同胞元块的胞元的横剖面的孔径沿冲击方向依公式R = R。(l+a Y)呈线性梯度 变化，其中，R。为位于冲击端的胞元块的胞元的横剖面的孔径大小，a为梯度系数，Y为当 前胞元块靠近冲击端胞元的横剖面的圆心到冲击端的距离，本例中梯度系数a <0，位于 冲击端的胞元块的胞元的横剖面的孔径最大，远离冲击端方向的胞元块的胞元的孔径逐渐 减小。 初始应力峰值由位于冲击端的胞元块的胞元的动力响应确定，胞元的横剖面的孔 径越大，初始应力峰值和平台应力值都相应的越小。胞元的横剖面的孔径越小，初始应力峰 值和平台应力值也相应的越大。因位于冲击端的胞元的横剖面的孔径大，所以初始应力峰 值小。由于胞元层的胞元的横剖面的孔径沿远离冲击端的方向逐渐减小，平台应力值逐渐 增加，与均匀大孔径多胞蜂窝结构相比，该结构吸收能量的能力逐渐增加。这种蜂窝结构主 要通过胞元的后程压縮吸收能量，冲击的能量主要耗散在平台应力区。 因为多胞蜂窝结构按胞元的横剖面的孔径大小分为3个胞元块，相应的，平台应 力区分为3个平台应力阶段。每个平台应力阶段的平台应力值由该平台应力阶段对应的胞 元块的胞元的材质的相对密度、该材质的相对厚度即胞元的壁厚和胞元的横剖面的孔径的 大小决定。胞元的材质的相对密度越大，平台应力值越大；胞元的壁越厚，平台应力的值越大；胞元的横剖面的孔径越小，平台应力值也越大。通过调整胞元层的胞元的材质、胞元的壁厚和胞元的横剖面的孔径的大小，可以调整该胞元层的平台应力值的大小。 图2为本技术提供的能量吸收结构的第二实施例横向剖面结构示意图，如图所示，此实施例与第一实施例相似，区别在于，各胞元呈正方形规则排列，即上下相邻的胞元的横剖面的圆心对齐排列。 图3为本技术提供的能量吸收结构的第三实施例横向剖面结构示意图，如图 所示，本实施例与第一实施例相似，只是在本例中梯度系数a >0，位于冲击端的胞元块的 胞元孔径最小，远离冲击端方向的胞元块的胞元的孔径逐渐增大。初始峰值应力由位于冲 击端的胞元块的胞元的动力响应确定，因位于冲击端的胞元的横剖面的孔径小，所以平台 应力值大，能快速、稳定的吸收能量。虽然初始应力峰值大，但因远离冲击端方向的胞元块 的胞元的横剖面的孔径逐渐增大，初始应力峰相应的减小，有利于吸收冲击初始的能量。与 均匀小孔径多胞蜂窝结构相比，该结构能迅速降低初始应力峰值，这种蜂窝结构主要通过 胞元的前程压縮来吸收能量。 图4为本技术提供的能量吸收结构的第四实施例横向剖面结构示意图，如图 所示，此实施例与第三实施例相似，区别在于，该实施例中的各胞元呈正方形规则排列(即 上下相邻的胞元的横剖面的圆心对齐排列)，与各胞元呈六边形规则排列(即上下相邻的 胞元的横剖面的圆心交错排列)相比，该结构的相对密度较小，相应的平台应力值较小。 胞元的横剖面的孔径沿冲击方向也可以不呈线性梯度变化，只要整体上是呈现增 加或者减小的变化趋势即可，即梯度系数a的值可以是不固定的。与a的值是固定的结 构类似，该结构有相类似的性质及其优点。 蜂窝结构可按实际使用的要求调整，按胞元的横剖面的孔径大小分为多个胞元 块，而不仅仅分为3个胞元块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量吸收结构，由中空的胞元构成，具有至少２个胞元块，所述胞元块包含由大小相同的胞元构成的至少一个胞元层，其特征在于，不同胞元块的胞元的大小不同，所述胞元块根据胞元的大小逐渐增大或减小排列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘颖，兑关锁，张新春，陈绍婷，
申请(专利权)人：刘颖，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]