一種具有零泊松比的網(wǎng)格結(jié)構及其壓縮方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了具有零泊松比的網(wǎng)格結(jié)構，包括:第一橫向拉脹邊11、第二橫向拉脹邊12、第一蛇形折疊斜向蜂窩邊21、第二蛇形折疊斜向蜂窩邊22、第一橫向蜂窩邊31和第二橫向蜂窩邊32；第一橫向拉脹邊11、第一蛇形折疊斜向蜂窩邊21、第二橫向拉脹邊12和第二蛇形折疊斜向蜂窩邊22依次首尾相連，第一蛇形折疊斜向蜂窩邊21和第二蛇形折疊斜向蜂窩邊22關于所述網(wǎng)格結(jié)構的中心軸對稱。
【專利說明】一種具有零泊松比的網(wǎng)格結(jié)構及其壓縮方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種網(wǎng)格結(jié)構技術，特別涉及一種具有零泊松比的網(wǎng)格結(jié)構及其壓縮 方法。

【背景技術】
[0002] 泊松比是材料的一種基本力學性能，反映了材料受單軸荷載時垂直于荷載方向變 形性質(zhì)。其計算公式為
[0003]

【權利要求】
1. 一種具有零泊松比的網(wǎng)格結(jié)構，其特征在于，包括：第一橫向拉脹邊（11)、第二橫 向拉脹邊（12)、第一蛇形折疊斜向蜂窩邊（21)、第二蛇形折疊斜向蜂窩邊（22)、第一橫向 蜂窩邊（31)和第二橫向蜂窩邊（32);所述第一蛇形折疊斜向蜂窩邊（21)包括依次連接 的第一斜向蜂窩邊（211)、第二斜向蜂窩邊（212)、第三斜向蜂窩邊（213)和第四斜向蜂窩 邊（214);第二蛇形折疊斜向蜂窩邊（22)包括依次連接的第五斜向蜂窩邊（221)、第六斜 向蜂窩邊（222)、第七斜向蜂窩邊（223)和第八斜向蜂窩邊（224);所述的第一斜向蜂窩 邊（211)、第二斜向蜂窩邊（212)、第三斜向蜂窩邊（213)、第四斜向蜂窩邊（214)、第五斜 向蜂窩邊（221)、第六斜向蜂窩邊（222)、第七斜向蜂窩邊（223)和第八斜向蜂窩邊（224) 的長度相等；第一斜向蜂窩邊（211)和第二斜向蜂窩邊（212)之間的夾角、第二斜向蜂窩 邊（212)和第三斜向蜂窩邊（213)之間的夾角、第三斜向蜂窩邊（213)和第四斜向蜂窩邊 (214)之間的夾角、第五斜向蜂窩邊（221)和第六斜向蜂窩邊（222)之間的夾角、第六斜向 蜂窩邊（222)和第七斜向蜂窩邊（223)之間的夾角以及第七斜向蜂窩邊（223)和第八斜向 蜂窩邊（224)之間的夾角相等；第一橫向拉脹邊（11)、第一蛇形折疊斜向蜂窩邊（21)、第二 橫向拉脹邊（12)和第二蛇形折疊斜向蜂窩邊（22)依次首尾相連，第一橫向蜂窩邊（31)與 第二斜向蜂窩邊（212)和第三斜向蜂窩邊（213)的交點相連接，第二橫向蜂窩邊（32)與第 六斜向蜂窩邊（222)和第七斜向蜂窩邊（223)的交點相連接；第一橫向蜂窩邊（31)位于第 一蛇形折疊斜向蜂窩邊（21)的外側(cè)，第二橫向蜂窩邊（32)位于第二蛇形折疊斜向蜂窩邊 (22)的外側(cè)；第一橫向拉脹邊（11)和第二橫向拉脹邊（12)的長度相等；第一橫向拉脹邊 (11)、第二橫向拉脹邊（12)、第一橫向蜂窩邊（31)和第二橫向蜂窩邊（32)之間兩兩平行； 所述第一蛇形折疊斜向蜂窩邊（21)和第二蛇形折疊斜向蜂窩邊（22)關于所述網(wǎng)格結(jié)構的 中心軸對稱。
2. 根據(jù)權利要求1所述的具有零泊松比的網(wǎng)格結(jié)構，其特征在于，所述的第一橫向拉 脹邊（11)與第一斜向蜂窩邊（211)的夾角、第一橫向拉脹邊（11)與第五斜向蜂窩邊（221) 的夾角、第二橫向拉脹邊（12)與第四斜向蜂窩邊（214)的夾角以及第二橫向拉脹邊（12) 與第八斜向蜂窩邊（224)之間的夾角均為60° ;第一斜向蜂窩邊（211)與第二斜向蜂窩邊 (212)的夾角、第一橫向蜂窩邊（31)與第二斜向蜂窩邊（212)的夾角以及第二橫向蜂窩邊 (32)與第六斜向蜂窩邊（222)的夾角均為120° ;第一橫向蜂窩邊（31)和第二橫向蜂窩邊 (32)的長度相等；第一橫向蜂窩邊（31)、第一斜向蜂窩邊（211)和第一橫向拉脹邊（11)的 長度比例為1:2:4。
3. 根據(jù)權利要求1所述的具有零泊松比的網(wǎng)格結(jié)構，其特征在于，通過共用第一橫向 拉脹邊（11)和第二橫向拉脹邊（12)以及把若干個網(wǎng)格結(jié)構的第一橫向蜂窩邊（31)和第 二橫向蜂窩邊（32)依次連接，把所述具有零泊松比的網(wǎng)格結(jié)構重復排列。
4. 根據(jù)權利要求1所述的具有零泊松比的網(wǎng)格結(jié)構，其特征在于，制備所述網(wǎng)格結(jié)構 的材料為鋁板、木板、紙板或高分子材料；制備所述網(wǎng)格結(jié)構的方法為滾壓成型法、激光焊 接法、紙板粘結(jié)法、紫外光固化法或快速成型法。
5. 根據(jù)權利要求4所述的具有零泊松比的網(wǎng)格結(jié)構，其特征在于，所述的快速成型法 為立體光固化成型法、選擇性激光燒結(jié)法、分層實體制造法和熔積成型法。
6. -種權利要求1所述的具有零泊松比的網(wǎng)格結(jié)構的壓縮方法，其特征在于，包括以 下步驟： 步驟1、對第一橫向拉脹邊（11)和第二橫向拉脹邊（12)進行壓縮； 步驟2、第一斜向蜂窩邊（211)和第二斜向蜂窩邊（212)之間的夾角、第二斜向蜂窩 邊（212)和第三斜向蜂窩邊（213)之間的夾角、第三斜向蜂窩邊（213)和第四斜向蜂窩邊 (214)之間的夾角、第五斜向蜂窩邊（221)和第六斜向蜂窩邊（222)之間的夾角、第六斜 向蜂窩邊（222)和第七斜向蜂窩邊（223)之間的夾角、第七斜向蜂窩邊（223)和第八斜向 蜂窩邊（224)之間的夾角、第一橫向拉脹邊（11)與第一斜向蜂窩邊（211)的夾角、第一橫 向拉脹邊（11)與第五斜向蜂窩邊（221)的夾角、第二橫向拉脹邊（12)與第四斜向蜂窩邊 (214)的夾角以及第二橫向拉脹邊（12)與第八斜向蜂窩邊（224)之間的夾角減?。坏谝粰M 向蜂窩邊（31)與第二斜向蜂窩邊（212)的夾角以及第二橫向蜂窩邊（32)與第六斜向蜂窩 邊（222)的夾角增大；第一橫向拉脹邊（11)和第二橫向拉脹邊（12)之間的距離、第一橫向 蜂窩邊（31)和第一橫向拉脹邊（11)之間的距離、第一橫向蜂窩邊（31)和第二橫向拉脹邊 (12)之間的距離、第二橫向蜂窩邊（32)和第一橫向拉脹邊（11)之間的距離以及第二橫向 蜂窩邊（32)和第二橫向拉脹邊（12)之間的距離均縮短； 步驟3、第二斜向蜂窩邊（212)和第三斜向蜂窩邊（213)的交點與第六斜向蜂窩邊 (222)和第七斜向蜂窩邊（223)的交點之間的距離保持不變，使所述網(wǎng)格結(jié)構的橫向應變 及泊松比均為零。
7.根據(jù)權利要求6所述的壓縮方法，其特征在于，在步驟2中，所述第一橫向拉脹邊 (11)與第五斜向蜂窩邊（221)的交點、第二橫向蜂窩邊（32)與第六斜向蜂窩邊（222)之間 的交點以及第五斜向蜂窩邊（221)與第六斜向蜂窩邊（222)之間的交點所受的橫向分力均 為零，因此，對于第五斜向蜂窩邊（221)有：
(2) 其中A為第五蜂窩邊（221)所受的外力彎矩，匕為第五蜂窩邊（221)所受的外力，Θ 為第五斜向蜂窩邊（221)與第六斜向蜂窩邊（222)之間的夾角的一半，1為第五蜂窩邊的 長度； 以第五斜向蜂窩邊（221)與第六斜向蜂窩邊（222)之間的交點為參考點，由梁彎曲理 論得到第一橫向拉脹邊（11)與第五斜向蜂窩邊（221)的交點與第五斜向蜂窩邊（221)與 第六斜向蜂窩邊（222)之間的交點的相對位移δ i為：
(3) 其中，EI為第五蜂窩邊（221)的抗彎剛度； 所述第一橫向拉脹邊（11)與第五斜向蜂窩邊（221)的交點與第五斜向蜂窩邊（221) 與第六斜向蜂窩邊（222)之間的交點的橫向相對位移δ lh為：
(4) 對于第六斜向蜂窩邊（222)有：
(5) 其中，M2為第六蜂窩邊（222)所受的外力彎矩，F(xiàn)2為第六蜂窩邊（222)所受的外力； 第二橫向蜂窩邊（32)與第六斜向蜂窩邊（222)之間的交點與第五斜向蜂窩邊（221) 與第六斜向蜂窩邊（222)之間的交點的相對位移δ 2為：
(6) 所述第二橫向蜂窩邊（32)與第六斜向蜂窩邊（222)之間的交點與第五斜向蜂窩邊 (221)與第六斜向蜂窩邊（222)之間的交點的橫向相對位移δ 2h為：
(7) 對第五斜向蜂窩邊（221)與第六斜向蜂窩邊（222)之間的交點有： F! = F2， (8) 把式⑶分別代入式⑵和式（5)，得到： Μχ = Μ2, 把式⑶分別代入式⑶和式（6)，得到： δ 1 = δ 2， 把式⑶分別代入式⑷和式⑵中，得到： 5lh= 52h> 第五斜向蜂窩邊（221)與第六斜向蜂窩邊（222)的受力與水平相對位移完全一致，第 一橫向拉脹邊（11)與第五斜向蜂窩邊（221)的交點與第二橫向蜂窩邊（32)與第六斜向蜂 窩邊（222)之間的交點之間的橫向相對位移為零。
【文檔編號】G09B23/10GK104157186SQ201410369343
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權日:2014年7月30日
【發(fā)明者】劉旺玉, 黃家樂, 汪寧陵, 羅遠強, 林貞瓊 申請人:華南理工大學