CN112665460A - 一种内凹蜂窝型防爆结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内凹蜂窝型防爆结构，包括：面板、夹心层和背板，所述夹心层设置在面板和背板之间，所述夹心层由负泊松比结构和填充物构成，本发明内凹蜂窝型防爆结构，由于蜂窝型负泊松比结构独特优越的性能，具有低密度、高抗冲击强度、高抗爆性、较好的吸声抗噪性能和良好的吸能减震性能，在防爆、防弹及轻质装甲防护等方面拥有广阔的应用前景。

Description

一种内凹蜂窝型防爆结构

技术领域

本发明涉及防爆结构技术领域，尤其涉及一种内凹蜂窝型防爆结构。

背景技术

现有的防爆装备质量大，达30～50Kg，可穿性差，热湿阻是羽绒服的5～6倍，严重威胁救援人员生命安全，降低救援效率。近几十年来，国内外研究人员对轻质防爆结构及其防护性能进行了大量的研究，致力于个体防爆装备防护性能和可穿戴性之间的平衡，对新型轻质防爆材料和结构提出了更高的要求。

目前常见的防爆结构密度大、成本高、加工周期长、受复杂模型的限制。以之为基础制造的个体防护装备防护效率低、可穿戴性差，对通过爆炸产生的冲击波所造成的致命伤害难以进行有效的防护。

发明内容

本发明提供一种内凹蜂窝型防爆结构，用以解决现有技术中存在防爆结构抗爆强度低、吸收能量少的问题。

本发明提供一种内凹蜂窝型防爆结构，包括：面板、夹心层和背板，所述夹心层设置在面板和背板之间，所述夹心层由负泊松比结构和填充物构成。

根据本发明提供的一种内凹蜂窝型防爆结构，所述负泊松比结构为蜂窝形负泊松比结构，所述蜂窝型负泊松比结构由胞体单元阵列并进行轴向拉伸组成三维蜂窝结构。

根据本发明提供的一种内凹蜂窝型防爆结构，所述填充物设置在胞体单元内。

根据本发明提供的一种内凹蜂窝型防爆结构，所述填充物与胞体单元的形状相同，所述填充物的尺寸小于胞体单元。

根据本发明提供的一种内凹蜂窝型防爆结构，所述填充物间隔设置在由胞体单元轴向拉伸组成的三维蜂窝结构内。

根据本发明提供的一种内凹蜂窝型防爆结构，所述填充物沿胞体单元轴向拉伸的方向等距拉伸。

根据本发明提供的一种内凹蜂窝型防爆结构，所述胞体单元为内凹型胞体单元。

根据本发明提供的一种内凹蜂窝型防爆结构，所述面板为碳化硼陶瓷面板，所述背板为UHMWPE纤维缓冲背板。

根据本发明提供的一种内凹蜂窝型防爆结构，所述夹心层以TC4钛合金粉末为材料制成。

根据本发明提供的一种内凹蜂窝型防爆结构，所述夹心层采用3D打印技术加工成型。

本发明提供的内凹蜂窝型防爆结构，内凹蜂窝型防爆结构，由于蜂窝型负泊松比结构独特优越的性能，具有低密度、高抗冲击强度、高抗爆性、较好的吸声抗噪性能和良好的吸能减震性能，在防爆、防弹及轻质装甲防护等方面拥有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的内凹蜂窝型防爆结构的结构示意图；

图2是本发明提供的蜂窝型负泊松比结构的结构示意图；

图3是本发明提供的蜂窝型负泊松比结构的剖面图；

图4是本发明提供的胞体单元及填充物的结构示意图；

附图标记：

1：面板； 2：夹心层； 3：背板；

4：胞体单元； 5：填充物。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

下面结合图1-图4描述本发明的内凹蜂窝型防爆结构，包括面板1、夹心层2和背板3，夹心层2设置在面板1和背板3之间，可以通过胶粘、螺栓连接、焊接等方式连接，夹心层2由负泊松比结构和填充物5构成。填充物5可设置在负泊松比结构内或外侧，填充物5用于增强负泊松比结构的减震性。面板1可以为直板、凹面板、波浪形板，用于抵消冲击力；背板3可以为直板、凹面板、波浪形板，用于抵消冲击力；

所述负泊松比结构为蜂窝形负泊松比结构，所述蜂窝型负泊松比结构由胞体单元4阵列并进行轴向拉伸组成三维蜂窝结构。窝型防爆结构由于具有轻质高强、多部件一体化、可设计性强、制造成本低、开发周期短等多种优势，在军工、航空航天和机械工程等工程领域有着广泛的应用前景。

填充物5设置在胞体单元4内。胞体单元4受力压缩时会压缩填充物5，进一步抵消所受到的力。

填充物5与胞体单元4的形状相同，填充物5的尺寸小于胞体单元4。填充物5可以是竖向设置也可以是横向设置。

填充物5间隔设置在由胞体单元4轴向拉伸组成的三维蜂窝结构内。三维蜂窝结构上设有由胞体单元4轴向拉伸形成的孔，填充物5间隔设置在这些孔内，起到支撑和抵消力的作用。

胞体单元4为内凹型胞体单元。具体为内凹六边形胞体单元，常见的蜂窝结构一般分为正四边形、正六边形和内凹六边形蜂窝。内凹六边形蜂窝结构对爆炸能量的吸收和爆炸冲击波的削减的效果明显强于正四边形蜂窝结构和正六边形蜂窝结构。

所述内凹型防爆结构为一个二维的内凹蜂窝结构向第三维度拉伸形成，所述内凹型防爆结构竖直方向为多个完全相同的内凹型胞体单元对齐排列组成，所述内凹型防爆结构水平方向为多个完全相同的内凹型胞体单元交错排列而成，所述每个内凹型胞体单元的左(右)上侧凹面和左(右)下侧凹面分别与左(右)侧一列所述相邻两个内凹型胞体单元的右(左)下侧凹面和右(左)上侧凹面重合。

每个所述内凹型胞体单元的尺寸、凹角和形状完全相同。

所述内凹型胞体单元的平面尺寸均为3.4mm×3.4mm，内凹角均为30°。

所述内凹型胞体单元的壁厚为0.1mm。

面板1为碳化硼陶瓷面板，背板3为UHMWPE纤维缓冲背板。

夹心层2以TC4钛合金粉末为材料制成。

夹心层2采用3D打印技术加工成型。

实施例2：

其余与实施例1相同。

填充物5沿胞体单元4轴向拉伸的方向等距拉伸。三维蜂窝结构上设有由胞体单元4轴向拉伸形成的孔，填充物5设置在这些孔内，起到支撑和抵消力的作用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种内凹蜂窝型防爆结构，其特征在于，包括：面板、夹心层和背板，所述夹心层设置在面板和背板之间，所述夹心层由负泊松比结构和填充物构成。

2.根据权利要求1所述的内凹蜂窝型防爆结构，其特征在于，所述负泊松比结构为蜂窝形负泊松比结构，所述蜂窝型负泊松比结构由胞体单元阵列并进行轴向拉伸组成三维蜂窝结构。

3.根据权利要求2所述的内凹蜂窝型防爆结构，其特征在于，所述填充物设置在胞体单元内。

4.根据权利要求3所述的内凹蜂窝型防爆结构，其特征在于，所述填充物与胞体单元的形状相同，所述填充物的尺寸小于胞体单元。

5.根据权利要求4所述的内凹蜂窝型防爆结构，其特征在于，所述填充物间隔设置在由胞体单元轴向拉伸组成的三维蜂窝结构内。

6.根据权利要求4所述的内凹蜂窝型防爆结构，其特征在于，所述填充物沿胞体单元轴向拉伸的方向等距拉伸。

7.根据权利要求2所述的内凹蜂窝型防爆结构，其特征在于，所述胞体单元为内凹型胞体单元。

8.根据权利要求1所述的内凹蜂窝型防爆结构，其特征在于，所述面板为碳化硼陶瓷面板，所述背板为UHMWPE纤维缓冲背板。

9.根据权利要求1任一项所述的内凹蜂窝型防爆结构，其特征在于，所述夹心层以TC4钛合金粉末为材料制成。

10.根据权利要求9任一项所述的内凹蜂窝型防爆结构，其特征在于，所述夹心层采用3D打印技术加工成型。

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