一種具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒
1.本發(fā)明涉及吸能盒技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒。
背景技術(shù)：
2.泊松比是指材料在單向受拉或受壓時(shí)，橫向正應(yīng)變與軸向正應(yīng)變的絕對值的比值，也叫橫向變形系數(shù)，它是反映材料橫向變形的彈性常數(shù)。負(fù)泊松比效應(yīng)，是指受拉伸時(shí)，材料在彈性范圍內(nèi)橫向發(fā)生膨脹，而受壓縮時(shí)，材料在彈性范圍內(nèi)橫向發(fā)生收縮的現(xiàn)象，由于具有不同于普通材料的獨(dú)特性質(zhì)，在很多方面具備了其他材料所不能比擬的優(yōu)勢，尤其是材料的物理機(jī)械性能有了很大的提高，如提高了材料的剪切模量、材料的抗缺口性能、抗斷裂性能以及材料的回彈韌性。
3.折紙是一種古老的藝術(shù)形式，通過預(yù)先設(shè)計(jì)的折痕可折疊出許多復(fù)雜幾何形狀。折紙結(jié)構(gòu)具有豐富的空間幾何變化，表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能。
4.汽車吸能盒是汽車前防撞梁上的主要吸能部件，在汽車發(fā)生碰撞時(shí)將撞擊力吸收轉(zhuǎn)換成吸能盒的塑性變形，從而減小傳遞到駕駛室內(nèi)的能量，以保證車內(nèi)人員的安全，吸能盒能夠充分且均勻的發(fā)生塑性變形是提高吸能盒的吸能效果的關(guān)鍵因素之一。
5.現(xiàn)有的汽車吸能盒存在以下問題：
6.1、現(xiàn)有的吸能盒潰縮引導(dǎo)槽設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致吸能效果差；
7.2、傳統(tǒng)吸能盒在發(fā)生碰撞之后就要徹底更換吸能盒，本吸能盒在發(fā)生小型碰撞時(shí)能夠人為進(jìn)行修復(fù)，延長吸能盒使用壽命；
8.3、在相同體積下，本吸能盒能夠比傳統(tǒng)吸能盒具有更好吸能效果，能夠更好的保護(hù)車上的乘客。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
9.本發(fā)明的目的在于提供一種具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒，該吸能盒能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題；
10.本發(fā)明提供一種具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒，其包括吸能體和底座；
11.所述吸能體為中空結(jié)構(gòu)，且具有正多邊形平臺的內(nèi)凹形折紙結(jié)構(gòu)；
12.所述底座包括凸臺，所述吸能體的下層面與凸臺連接。
13.優(yōu)選的，所述凸臺與吸能體之間通過焊接、鉚接的方式連接，所述底座與車身通過螺栓、焊接的方式連接。
14.優(yōu)選的，所述吸能體包括上層面和下層面，上層面和下層面相互套接；
15.所述上層面和下層面具有正多邊形平臺和上層面底部有與正多邊形平臺各邊相對應(yīng)的棱邊；
16.所述棱邊包括頂面和側(cè)面，所述頂面和側(cè)面均為三角形結(jié)構(gòu)；
17.所述頂面其中一個邊與正多邊形平臺一個邊連接，另外兩個邊均連接一個側(cè)面；
18.所述頂面和兩側(cè)面在同一個點(diǎn)交匯形成棱邊的尖角，相鄰棱邊的側(cè)邊相連接；
19.所述正多邊形平臺到棱邊尖角處具有外凸的波峰，棱邊與棱邊之間具有內(nèi)凹的波谷，波峰與波谷形成折痕。
20.優(yōu)選的，所述下層面的正多邊形平臺尺寸與上層面一致，下層面的棱角位置與上層面一致。
21.優(yōu)選的，所述上層面和下層面正多邊形的邊長為a，所述上層面和下層面相鄰棱邊尖角之間的距離為b，上層面棱角處到上層面的平臺的高度為h1，下層面棱角處到下層面平臺的高度為h2，其中尺寸關(guān)系為：a《2b，h1》2h2，h2》1/3a。
22.優(yōu)選的，底座具有高度為l3的凸臺，凸臺的頂面為與吸能體正多邊形平臺對應(yīng)的正多邊形，凸臺底部為邊長為l2的正多邊形狀，且l3》2h2，l2＝1.5l1。
23.優(yōu)選的，吸能盒包括至少一個吸能體；
24.當(dāng)吸能體為多個時(shí)，多個吸能體驗(yàn)吸能體的軸線方向相互疊加設(shè)置。
25.優(yōu)選的，所述吸能體之間通過焊接、鉚接、膠接的方式連接。
26.優(yōu)選的，所述正多邊形平臺包括正六邊形和正八邊形。
27.優(yōu)選的，吸能盒由低碳鋼或者金屬鋁制成。
28.有益效果：
29.本吸能盒采用了折紙結(jié)構(gòu)，具有更好的可塑性，在發(fā)生小型碰撞的時(shí)候，可以人工修復(fù)吸能體結(jié)構(gòu)，延長使用壽命。
30.吸能體可以單獨(dú)更換，在個別吸能體發(fā)生不可逆變形時(shí)，可以單獨(dú)更換單個吸能體，節(jié)約成本，同時(shí)，在使用配置上，可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)使用情況進(jìn)行數(shù)量與結(jié)構(gòu)的定制，來滿足更多的使用場合。
31.在受到?jīng)_擊時(shí)，吸能體的形變有負(fù)泊松比特性，當(dāng)壓縮到一定程度后，棱角扣住底座，增加吸能盒的結(jié)構(gòu)剛性，增大吸能強(qiáng)度，可以更好保護(hù)車內(nèi)人員的安全。
附圖說明
32.為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
33.圖1是本發(fā)明吸能體上層面俯視圖；
34.圖2是本發(fā)明吸能體上層面?zhèn)纫晥D；
35.圖3是本發(fā)明吸能體下層面俯視圖；
36.圖4是本發(fā)明吸能體下層面?zhèn)纫晥D；
37.圖5是本發(fā)明吸能體下層面三維圖；
38.圖6是本發(fā)明吸能體斜二視圖；
39.圖7是本發(fā)明底座俯視圖；
40.圖8是本發(fā)明底座側(cè)視圖；
41.圖9是本發(fā)明組裝示意圖。
具體實(shí)施方式
42.下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
43.在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中心"、"縱向"、"橫向"、"長度"、"寬度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內(nèi)"、"外"、"順時(shí)針"、"逆時(shí)針"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
44.此外，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個所述特征。在本發(fā)明的描述中，"多個"的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。此外，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
45.如圖1至圖9所示，本實(shí)施方式提供了一種具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒其由具有正多邊形平臺的內(nèi)凹形折紙結(jié)構(gòu)的吸能體和與吸能體正多邊形平臺對應(yīng)的凸臺的底部組成。
46.本發(fā)明的吸能盒的吸能體單元，在收到外部載荷沖擊時(shí)，上層面的棱角會順著折痕處收縮，解決了現(xiàn)有的吸能盒引導(dǎo)槽設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致吸能效果差，吸能盒潰縮。
47.相比于傳統(tǒng)的吸能盒，本吸能盒采用了折紙結(jié)構(gòu)，具有更好的可塑性，在發(fā)生小型碰撞的時(shí)候，可以人工修復(fù)吸能體結(jié)構(gòu)，延長使用壽命。
48.吸能體可以單獨(dú)更換，在個別吸能體發(fā)生不可逆變形時(shí)，可以單獨(dú)更換單個吸能體，節(jié)約成本，同時(shí)，在使用配置上，可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)使用情況進(jìn)行數(shù)量與結(jié)構(gòu)的定制，來滿足更多的使用場合。
49.在受到?jīng)_擊時(shí)，吸能體的形變有負(fù)泊松比特性，當(dāng)壓縮到一定程度后，棱角扣住底座，增加吸能盒的結(jié)構(gòu)剛性，增大吸能強(qiáng)度，可以更好保護(hù)車內(nèi)人員的安全。
50.需要說明的是，本發(fā)明的吸能體結(jié)構(gòu)不僅可以的應(yīng)用于汽車吸能領(lǐng)域，在其他抗沖擊領(lǐng)域也可以應(yīng)用。
51.底部和吸能體的連接可由焊接、鉚接等形式完成組裝。底部與車身可通過螺栓連接、焊接等形式連接。
52.正多邊形平臺的內(nèi)凹形折紙結(jié)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)為：
53.吸能體包括上層面和下層面，上層面和下層面相互套接。
54.上層面和下層面具有正多邊形平臺和上層面底部有與正多邊形平臺各邊相對應(yīng)的棱邊。
55.棱邊包括頂面和側(cè)面，頂面和側(cè)面均為三角形結(jié)構(gòu)。
56.頂面其中一個邊與正多邊形平臺一個邊連接，另外兩個邊均連接一個側(cè)面。
57.頂面和兩側(cè)面在同一個點(diǎn)交匯形成棱邊的尖角，相鄰棱邊的側(cè)邊相連接。
58.正多邊形平臺到棱邊尖角處具有外凸的波峰，棱邊與棱邊之間具有內(nèi)凹的波谷，波峰與波谷形成折痕。
59.吸能體由上下兩內(nèi)凹六芒星面組成，上層面是由邊長為a的正六邊形平臺和六個棱角構(gòu)成，棱角與棱角之間的距離為b，棱角底部到平臺的高度為h1。
60.下層面是由變成為a和六個棱角構(gòu)成，棱角與棱角之間的距離為b，棱角底部到平臺得高度為h2。上下層面組合成完整的吸能體，其中尺寸關(guān)系為：a《2b，h1》h2，h2》1/3a，h1》2h2。底
61.座的寬為l1，底座的凸臺為與吸能體對應(yīng)邊數(shù)的相同的多變形，凸臺下多邊形邊長為l2，凸臺上多邊形寬度為a，凸臺上寬度高度為l3，厚度為l4，其中，l3》2h2。吸能體底座與吸能體壁厚不做設(shè)定，根據(jù)現(xiàn)實(shí)的情況調(diào)整。
62.上下層面均為折疊折痕的折紙結(jié)構(gòu)，整體呈內(nèi)凹形，展開后呈現(xiàn)對稱的多邊形形狀。設(shè)定層面中往外折為波峰，往內(nèi)折為波谷，以六棱邊跟八棱邊為主，吸能體與吸能體之間具有相同的六邊形/八邊形平臺上下地面契合，可以通過多個吸能體連接達(dá)到想要的尺寸以及增加吸能效果。
63.組合后的吸能體，當(dāng)受到外界沖擊載荷的時(shí)候，上層面的棱角會順著折痕處收縮，同時(shí)傳遞沖擊載荷到下層面，下層面收到載荷順著折痕處收縮，通過吸能體的塑性形變吸收沖擊載荷，沖擊載荷在多個吸能體之間傳導(dǎo)，多個吸能體可以增加吸能能力。在變形過程中，吸能體呈負(fù)泊松比特性，整體結(jié)構(gòu)向內(nèi)收縮，當(dāng)變形到一定程度后，棱角扣住底座，吸能體結(jié)構(gòu)剛度增加，增大吸能能力。
64.最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
技術(shù)特征：
1.一種具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒，其特征在于，包括吸能體和底座；所述吸能體為中空結(jié)構(gòu)，且具有正多邊形平臺的內(nèi)凹形折紙結(jié)構(gòu)；所述底座包括凸臺，所述吸能體的下層面與凸臺連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒，其特征在于，所述凸臺與吸能體之間通過焊接、鉚接的方式連接，所述底座與車身通過螺栓、焊接的方式連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒，其特征在于，所述吸能體包括上層面和下層面，上層面和下層面相互套接；所述上層面和下層面具有正多邊形平臺和上層面底部有與正多邊形平臺各邊相對應(yīng)的棱邊；所述棱邊包括頂面和側(cè)面，所述頂面和側(cè)面均為三角形結(jié)構(gòu)；所述頂面其中一個邊與正多邊形平臺一個邊連接，另外兩個邊均連接一個側(cè)面；所述頂面和兩側(cè)面在同一個點(diǎn)交匯形成棱邊的尖角，相鄰棱邊的側(cè)邊相連接；所述正多邊形平臺到棱邊尖角處具有外凸的波峰，棱邊與棱邊之間具有內(nèi)凹的波谷，波峰與波谷形成折痕。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒，其特征在于，所述下層面的正多邊形平臺尺寸與上層面一致，下層面的棱角位置與上層面一致。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒，其特征在于，所述上層面和下層面正多邊形的邊長為a，所述上層面和下層面相鄰棱邊尖角之間的距離為b，上層面棱角處到上層面的平臺的高度為h1，下層面棱角處到下層面平臺的高度為h2，其中尺寸關(guān)系為：a<2b，h1>2h2，h2>1/3a。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒，其特征在于，底座具有高度為l3的凸臺，凸臺的頂面為與吸能體正多邊形平臺對應(yīng)的正多邊形，凸臺底部為邊長為l2的正多邊形狀，且l3>2h2，l2＝1.5l1。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒，其特征在于，吸能盒包括至少一個吸能體；當(dāng)吸能體為多個時(shí)，多個吸能體驗(yàn)吸能體的軸線方向相互疊加設(shè)置。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒，其特征在于，所述吸能體之間通過焊接、鉚接、膠接的方式連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒，其特征在于，所述正多邊形平臺包括正六邊形和正八邊形。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒，其特征在于，吸能盒由低碳鋼或者金屬鋁制成。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及吸能盒技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有負(fù)泊松比性質(zhì)的折紙結(jié)構(gòu)的吸能盒。吸能盒包括吸能體和底座；吸能體為中空結(jié)構(gòu)，且具有正多邊形平臺的內(nèi)凹形折紙結(jié)構(gòu)；底座包括凸臺，吸能體的下層面與凸臺連接。吸能盒采用了折紙結(jié)構(gòu)，具有更好的可塑性，在發(fā)生小型碰撞的時(shí)候，可以人工修復(fù)吸能體結(jié)構(gòu)，延長使用壽命。吸能體能單獨(dú)更換，在個別吸能體發(fā)生不可逆變形時(shí)，可以單獨(dú)更換單個吸能體，節(jié)約成本，同時(shí)，在使用配置上，可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)使用情況進(jìn)行數(shù)量與結(jié)構(gòu)的定制，來滿足更多的使用場合。在受到?jīng)_擊時(shí)，吸能體的形變有負(fù)泊松比特性，當(dāng)壓縮到一定程度后，棱角扣住底座，增加吸能盒的結(jié)構(gòu)剛性，增大吸能強(qiáng)度，可以更好保護(hù)車內(nèi)人員的安全。內(nèi)人員的安全。內(nèi)人員的安全。
