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申请/专利权人：西南大学
摘要：本发明涉及一种基于对称剪纸双胞元模型的管状薄壁结构负泊松比化超材料及其设计方法，针对管状薄壁结构件不对称性易导致的径向性能瓶颈，以剪纸双胞元径向对称化为基础，通过圆柱面阵列设计构建具有可控负泊松比和优异抗冲击峰值性能且径向应力传递不紊乱的超材料；具体构建方法包括：薄层剪纸双胞元的径向对称设计、剪纸双胞元的薄壁型圆柱面阵列设计、基于剪纸双胞元阵列的管状薄壁结构负泊松比调控与3D打印定构制备，可实现管状薄壁的轴向和径向抗冲击能量吸收性能同步控制强化，能在保障轴向强度的同时有效降低径向抗冲击峰值力并提高能量吸收率，基于仿真模拟实验得出相较于剪纸管状薄壁结构其径向抗冲击吸能效率提高约4倍。
主权项：1.一种基于对称剪纸双胞元模型的管状薄壁结构负泊松比化超材料，其特征在于，该管状薄壁结构负泊松比化超材料由柱坐标径向和轴向重复的对称剪纸双胞元单元阵列排布构建而成，每个剪纸双胞元单元由两个相同的重构剪纸胞元单元原位径向对称得到；其中重构剪纸胞元单元的构建方法为：将内径为r-d、外径为r，高度为h的圆环柱体沿着圆周方向均分为a份，沿着轴向z方向将圆环柱体均分为b份；选取圆环柱体外表面上的一个田字格IJKMQPONL，其内表面对应的田子格为I’J’K’M’P’O’N’L’，依次连接圆环柱体外表面中心点到田字格四个顶点IKNP即QI,QK,QN,QP进行预设折痕化，作为初始胞元基体，将四边中心位置顶点IKNP沿着半径方向向外移动距离l；再依次连接圆环柱体内表面中心点到田字格四个顶点I’K’N’P’即Q’I’,Q’K’,Q’N’,Q’P’进行预设折痕化，将四边中心位置顶点I’K’N’P’沿着半径方向向外移动距离l后得到重构剪纸胞元单元，其中ρ、l、r的关系满足：γ＝α+β，α＝∠LQM，β＝∠JQO，γ∈0，2π，α∈0，π，β∈0，π，ρ∈0，r，z∈0，h，0＜d＜r10；通过利用3维建模软件，将该重构剪纸单胞元进行复制，并沿方向旋转180°得到重构剪纸胞元原位法向对称体，再进行布尔合集运算切除圆柱面阵列所不需要部分，得到对称剪纸双胞元模型。
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百度查询： 西南大学 一种基于对称剪纸双胞元模型的管状薄壁结构负泊松比化超材料及其设计方法
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