【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及力学、增材制造、振动与噪声控制，具体为一种基于离散组装的二维手性压扭耦合单元、结构及三维结构。
技术介绍
1、机械超材料是一类具有传统结构所不具备的特殊机械性能的结构，这类结构是通过人为改变结构的宏观构型来实现超常的力学特性。受kresling折纸启发的压扭耦合超材料在压缩过程中中间层会发生扭转，从而实现能量耗散，在减震缓震和能量吸收领域具有广泛应用场景。
2、现有的压扭耦合超材料结构往往存在刚度无法调节、制造难度大、能量吸收能力有限的缺点，且在压缩过程中容易发生结构的损坏，难以快速重复利用。且现有的压扭耦合超材料只能在一个方向实现压扭效果，无法在三维方向实现压扭，从而限制了使用范围。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述提到的现有压扭耦合结构刚度无法调节、制造难度大、损坏后不能快速重复利用以及无法在三维方向实现压扭的问题，特此提出了一种基于离散组装的二维手性压扭耦合单元、结构及三维结构。本专利技术通过将手性杆和上下板单独制作后组装，解决了一体式3d打印支撑难以去除的问题；通过更换不同构型手性杆可实现刚度可调节，且在损伤后可快速更换，实现重复利用；同时，提出了一种三维压扭耦合结构，能够实现三个方向压扭功能。
2、本专利技术提出了一种基于离散组装的二维手性压扭耦合单元，其具体包括上板、若干手性杆、若干中板和下板，上板、若干中板和下板依次通过手性杆可拆卸的连接；手性杆倾斜设置于上板和中板之间、若干中板之间以及中板和下板之间；中板上下两侧的手性杆
3、更进一步地，所述连接杆三之间互相平行。
4、更进一步地，所述连接杆三和环结构相切。
5、更进一步地，所述手性杆的端部为楔形结构。
6、更进一步地，所述上板下表面设置有若干上板燕尾槽；中板上表面设置有若干中板燕尾槽；上手性杆上端通过上板燕尾槽和上板连接，下端通过中板燕尾槽和中板连接。
7、更进一步地，所述中板下表面设置有若干中板燕尾槽；下板上表面设置有若干下板燕尾槽；下手性杆上端通过中板燕尾槽和中板连接，下端通过下板燕尾槽和下板连接。
8、一种采用上述的基于离散组装的二维手性压扭耦合单元的二维手性压扭耦合结构，包括若干基于离散组装的二维手性压扭耦合单元和若干连接杆四，上板上表面设置有若干上板连接槽，下板下表面设置有若干下板连接槽；相邻两个基于离散组装的二维手性压扭耦合单元的上板通过上板连接槽和连接杆四连接，相邻两个基于离散组装的二维手性压扭耦合单元的下板通过下板连接槽和连接杆四连接。
9、一种基于离散组装的三维手性压扭耦合结构，具体包括若干节点块和若干三维手性杆，若干节点块通过三维手性杆互相连接；三维手性杆倾斜设置在节点块之间；节点块为正多边形棱柱结构，节点块一组相对面上的三维手性杆关于节点块对称；三维手性杆为中心对称结构，材质为弹性材料；三维手性杆包括连接杆一、连接杆二以及中心环结构；连接杆一、中心环结构和连接杆二依次连接，连接杆一和连接杆二平行；中心环结构包括一个或多个环结构；连接杆一和连接杆二分别和环结构相切；多个环结构之间通过若干连接杆三连接。
10、更进一步地，所述连接杆一、连接杆二和若干连接杆三之间互相平行；连接杆三和环结构相切。
11、更进一步地，所述节点块每个表面均设置有若干节点块凹槽，三维手性杆端部设置有手性杆榫头，手性杆榫头插入到节点块凹槽中将两个节点块连接到一起。
12、本专利技术所述的一种基于离散组装的二维手性压扭耦合单元、结构及三维结构的有益效果为：
13、(1)本专利技术所述的一种基于离散组装的二维手性压扭耦合单元、结构及三维结构，克服了现有压扭耦合结构制造难度大的问题，通过单独制造后组装，解决了一体式3d打印支撑难以去除的问题，制造简单，可实现性强；
14、(2)本专利技术所述的一种基于离散组装的二维手性压扭耦合单元、结构及三维结构，克服了现有压扭耦合结构刚度无法调节以及损坏后不能快速重复利用的问题，在手性杆整体长度不变的前提下通过更换不同构型的手性杆可以对刚度进行调节，从而满足不同使用场景下的刚度要求，扩展使用范围；手性杆在损伤后可快速更换，实现重复利用，有利于节约资源并且更换简单方便；
15、(3)本专利技术所述的一种基于离散组装的二维手性压扭耦合单元、结构及三维结构，克服了无法在三维方向实现压扭的问题，若干节点块之间通过三维手性杆互相连接，能够实现三个方向的压扭功能，且在三个方向力学特性为各向同性；
16、(4)本专利技术所述的一种基于离散组装的二维手性压扭耦合单元、结构及三维结构，可以扩展使用，丰富了使用场景，在减震隔振、能量吸收、能量耗散等领域具有广阔使用前景。
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1.一种基于离散组装的二维手性压扭耦合单元，其特征在于：包括上板(1)、若干手性杆(2)、若干中板(3)和下板(4)，上板(1)、若干中板(3)和下板(4)依次通过手性杆(2)可拆卸的连接；手性杆(2)倾斜设置于上板(1)和中板(3)之间、若干中板(3)之间以及中板(3)和下板(4)之间；中板(3)上下两侧的手性杆(2)关于中板(3)对称；
2.根据权利要求1所述的基于离散组装的二维手性压扭耦合单元，其特征在于：所述连接杆三(11)之间互相平行。
3.根据权利要求2所述的基于离散组装的二维手性压扭耦合单元，其特征在于：所述连接杆三(11)和环结构(10)相切。
4.根据权利要求1所述的基于离散组装的二维手性压扭耦合单元，其特征在于：所述手性杆(2)的端部为楔形结构。
5.根据权利要求4所述的基于离散组装的二维手性压扭耦合单元，其特征在于：所述上板(1)下表面设置有若干上板燕尾槽(102)；中板(3)上表面设置有若干中板燕尾槽(301)；上手性杆(201)上端通过上板燕尾槽(102)和上板(1)连接，下端通过中板燕尾槽(301)和中板
6.根据权利要求5所述的基于离散组装的二维手性压扭耦合单元，其特征在于：所述中板(3)下表面设置有若干中板燕尾槽(301)；下板(4)上表面设置有若干下板燕尾槽(402)；下手性杆(202)上端通过中板燕尾槽(301)和中板(3)连接，下端通过下板燕尾槽(402)和下板(4)连接。
7.一种采用权利要求6所述的基于离散组装的二维手性压扭耦合单元的二维手性压扭耦合结构，其特征在于：包括若干基于离散组装的二维手性压扭耦合单元和若干连接杆四(5)，上板(1)上表面设置有若干上板连接槽(101)，下板(4)下表面设置有若干下板连接槽(401)；相邻两个基于离散组装的二维手性压扭耦合单元的上板(1)通过上板连接槽(101)和连接杆四(5)连接，相邻两个基于离散组装的二维手性压扭耦合单元的下板(4)通过下板连接槽(401)和连接杆四(5)连接。
8.一种基于离散组装的三维手性压扭耦合结构，其特征在于：包括若干节点块(6)和若干三维手性杆(7)，若干节点块(6)通过三维手性杆(7)互相连接；三维手性杆(7)倾斜设置在节点块(6)之间；节点块(6)为正多边形棱柱结构，节点块(6)一组相对面上的三维手性杆(7)关于节点块(6)对称；
9.根据权利要求8所述的基于离散组装的三维手性压扭耦合结构，其特征在于：所述连接杆一(8)、连接杆二(9)和若干连接杆三(11)之间互相平行；连接杆三(11)和环结构(10)相切。
10.根据权利要求8所述的基于离散组装的三维手性压扭耦合结构，其特征在于：所述节点块(6)每个表面均设置有若干节点块凹槽(601)，三维手性杆(7)端部设置有手性杆榫头(701)，手性杆榫头(701)插入到节点块凹槽(601)中将两个节点块(6)连接到一起。
...【技术特征摘要】
1.一种基于离散组装的二维手性压扭耦合单元，其特征在于：包括上板(1)、若干手性杆(2)、若干中板(3)和下板(4)，上板(1)、若干中板(3)和下板(4)依次通过手性杆(2)可拆卸的连接；手性杆(2)倾斜设置于上板(1)和中板(3)之间、若干中板(3)之间以及中板(3)和下板(4)之间；中板(3)上下两侧的手性杆(2)关于中板(3)对称；
2.根据权利要求1所述的基于离散组装的二维手性压扭耦合单元，其特征在于：所述连接杆三(11)之间互相平行。
3.根据权利要求2所述的基于离散组装的二维手性压扭耦合单元，其特征在于：所述连接杆三(11)和环结构(10)相切。
4.根据权利要求1所述的基于离散组装的二维手性压扭耦合单元，其特征在于：所述手性杆(2)的端部为楔形结构。
5.根据权利要求4所述的基于离散组装的二维手性压扭耦合单元，其特征在于：所述上板(1)下表面设置有若干上板燕尾槽(102)；中板(3)上表面设置有若干中板燕尾槽(301)；上手性杆(201)上端通过上板燕尾槽(102)和上板(1)连接，下端通过中板燕尾槽(301)和中板(3)连接。
6.根据权利要求5所述的基于离散组装的二维手性压扭耦合单元，其特征在于：所述中板(3)下表面设置有若干中板燕尾槽(301)；下板(4)上表面设置有若干下板燕尾槽(402)；下手性杆(202)上端通过中板燕尾槽(301)和中板(3)连接，下端通过下板燕...
【专利技术属性】
技术研发人员：马思齐，丰潇迪，陆一凡，杨飞，岳洪浩，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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