一种梯度型内凹蜂窝防爆结构

1.本发明涉及防爆结构技术领域，尤其涉及一种梯度型内凹蜂窝防爆结构。


背景技术：

2.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。
3.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。


技术实现要素：

4.本发明提供一种梯度型内凹蜂窝防爆结构，用以解决现有技术中存在防爆装备重量大、抗爆性能差、吸能效率低的问题。
5.本发明提供一种梯度型内凹蜂窝防爆结构，包括：面板、梯度型负泊松比结构层和背板，所述梯度型负泊松比结构层设置在面板和背板之间。
6.根据本发明提供的一种梯度型内凹蜂窝防爆结构，所述梯度型负泊松比结构层包括至少两层负泊松比结构，所述负泊松比结构由胞体单元经过水平阵列并进行轴向拉伸形成。
7.根据本发明提供的一种梯度型内凹蜂窝防爆结构，所述负泊松比结构为蜂窝形负泊松比结构。
8.根据本发明提供的一种梯度型内凹蜂窝防爆结构，不同层级的所述负泊松比结构的胞体单元尺寸相同或不同或部分相同。
9.根据本发明提供的一种梯度型内凹蜂窝防爆结构，所述胞体单元为内凹型胞体单元。
10.根据本发明提供的一种梯度型内凹蜂窝防爆结构，不同层级的所述负泊松比结构的胞体单元内凹角角度相同或不同或部分相同。
11.根据本发明提供的一种梯度型内凹蜂窝防爆结构，所述面板为碳化硼陶瓷面板，所述背板为uhmwpe纤维缓冲背板。
12.根据本发明提供的一种梯度型内凹蜂窝防爆结构，所述梯度型负泊松比结构层以tc4钛合金粉末为原材料制成。
13.根据本发明提供的一种梯度型内凹蜂窝防爆结构，所述梯度型负泊松比结构层采用3d打印技术加工成型。
14.本发明提供的梯度型内凹蜂窝防爆结构，面板和背板与梯度型负泊松比结构互相耦合，可以提高结构整体性和强度，梯度型负泊松比结构比普通单层的负泊松比结构抗冲
击性更强，具有低面密度、高抗冲击强度、高抗爆特性和良好的吸能减震性能，在防爆、应急救援防护及轻质装甲等方面拥有广阔的应用前景。
附图说明
15.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。
16.图1是本发明提供的梯度型内凹蜂窝防爆结构的结构示意图；
17.图2是本发明提供的梯度型负泊松比结构层的结构示意图；
18.附图标记：
19.1：面板；
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2：梯度型负泊松比结
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3：背板；
20.构层；
21.4：胞体单元；
具体实施方式
22.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。
23.下面结合图1
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图2描述本发明一种梯度型内凹蜂窝防爆结构，包括：面板1、梯度型负泊松比结构层2和背板3，梯度型负泊松比结构层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。
24.梯度型负泊松比结构层2包括至少两层负泊松比结构，每层负泊松比结构之间均设有隔板，隔板的方向与面板1及背板3平行，至少两层负泊松比结构的方向与面板1及背板3平行，所述负泊松比结构由胞体单元4经过水平阵列并进行轴向拉伸形成。同一层的胞体单元4相同。
25.负泊松比结构为蜂窝形负泊松比结构。蜂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。
26.不同层级的所述负泊松比结构的胞体单元4尺寸相同或不同或部分相同。也就是说不同层级的胞体单元4不相互影响，尺寸均单独设置，相同层级的胞体单元相同，不层层级的胞体单元与其它层的胞体单元尺寸可以相同、可以不同、也可以部分相同部分不相同。
27.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。
28.不同层级的负泊松比结构的胞体单元4内凹角角度相同或不同或部分相同。也就是说不同层级的胞体单元4不相互影响，内凹角角度均单独设置，相同层级的胞体单元相同，不层层级的胞体单元与其它层的胞体单元内凹角角度可以相同、可以不同、也可以部分
相同部分不相同。
29.面板1为碳化硼陶瓷面板，背板3为uhmwpe纤维缓冲背板。爆炸产生的冲击波对防爆结构的作用不同于单一结构金属板或复合材料板，整个过程中面板1、背板3和梯度型负泊松比结构层2互相作用，互相耦合，可以提高结构整体性和强度。
30.梯度型负泊松比结构层2通过设置多层负泊松比结构，每一层相互作用，具有更强的抗冲击力。通过实验对比，梯度型负泊松比结构层2在冲击波衰减率、质量、吸收能量、比吸能等方面均优于单层的负泊松比结构层。
31.梯度型负泊松比结构层2以tc4钛合金粉末为原材料制成。
32.梯度型负泊松比结构层2采用3d打印技术加工成型。
33.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。