(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111449191.6 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 中山大学 地址 510260 广东省广州市海珠区新港西 路135号 (72)发明人 杨奎坚　饶立宇　朱威禹　胡玲玲　 李泽凯　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 代理人 彭东梅 (51)Int.Cl. F16F 15/02(2006.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 113/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种三维曲壁同相正多边形手性蜂窝 (57)摘要 本发明公开一种三维曲壁同相正多边形手 性蜂窝， 属于安全防护技术领域。 所述正多边形 手性蜂窝由消能曲壁和直壁 蜂窝骨架 轮廓构成， 所述正多边形手性蜂窝受冲击时各消能曲壁不 相互抵触， 所述直壁蜂窝骨架 轮廓由蜂窝胞元构 成， 所述消能曲壁拼接于蜂窝胞元中形成三维曲 壁同相正多边形手性蜂窝。 与现有技术相比， 本 发明的优点为： 通过设置上宽下窄的消能曲壁， 使消能曲壁的轴向刚度得到较大地提高， 能够较 大提高力 ‑位移曲线的平均值； 且消能曲壁通过 几何的不对称性消除了随机性的影 响， 变形模式 易于控制、 稳定可靠， 避免了直壁蜂窝消能装置 变形模式并不稳定而导致的随机屈曲、 翻转等不 可控现象。 权利要求书1页 说明书5页 附图9页 CN 114135626 A 2022.03.04 CN 114135626 A 1.一种三维曲壁同相正多边形手性蜂窝， 其特征在于： 所述正多边形手性蜂窝由消能 曲壁和直壁蜂窝骨架轮廓构成， 所述正多边形手性蜂窝受冲击时各消能曲壁不相互抵触， 所述直壁蜂窝骨架轮廓由蜂窝胞元构成， 所述消能曲壁拼接于蜂窝胞元中形成三 维曲壁同 相正多边形手性蜂窝。 2.根据权利要求1所述的手性蜂窝， 其特 征在于： 所述蜂窝胞 元呈手性特 征。 3.根据权利要求2所述的手性蜂窝， 其特征在于： 所述消能曲壁为上宽下窄的曲面结 构。 4.根据权利要求3所述的手性蜂窝， 其特征在于： 所述蜂窝胞元的水平截面形状包括但 不仅限于正六边形和正四边形。 5.根据权利要求4所述的手性蜂窝， 其特征在于： 所述消能曲壁在任一水平面z的截面 形状为频率 为w的单周期正弦波式曲线。 6.根据权利要求5所述的手性蜂窝， 其特征在于： 所述频率为w的单周期正弦波式曲线 的振幅A(z)随着水平面 位置z的提高而增大。 7.根据权利要求6所述的手性蜂窝， 其特征在于： 所述频率为w的单周期正弦波式曲线 在其所处的蜂窝胞元 的正方向上 的曲线具有相同的初始相位； 所述频率为w的单周期正弦 波式曲线与其相邻的曲线相交于蜂窝胞 元的顶点。 8.根据权利要求3 ‑7任一项所述的手性蜂窝， 其特征在于： 所述蜂窝胞元的边长a满足a ＝2 π/w。 9.根据权利要求8所述的手性蜂窝， 其特征在于： 所述消能曲壁在各水平截面中单周期 正弦波式曲线的振幅A(z)满足 10.根据权利要求1 ‑7任一项所述的手性蜂窝， 其特征在于： 所述正多边形手性蜂窝各 位置的壁厚相等。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114135626 A 2一种三维曲壁同相正多边形手性蜂 窝 技术领域 [0001]本发明涉及安全防护技术领域， 更具体地， 涉及一种三维曲壁 同相正多边形手性 蜂窝。 背景技术 [0002]近年来， 随着科技水平的提高和工具设备的发展， 碰撞、 爆炸等紧急冲击事故的突 发频率和破坏能力 在不断提高， 对人员及财产安全造成了严重的伤害。 因此， 如何设计出吸 能性能高效、 变形模式稳定的冲击防护装置， 已成为 安全防护工程领域中的研究热点。 [0003]目前， 现有的蜂窝防护消能装置各蜂窝胞元采用直壁结构， 其轴向刚度较低， 且变 形模式并不稳定， 极易出现随机屈曲、 翻转等不可控现象。 因此， 新型的蜂窝状消能防护装 置应至少满足一下要求。 首先， 新型吸能防护装置需要具备力 ‑位移曲线平稳、 吸能能力强 和吸能效率高的功能。 为了保证人员 及设备的安全， 吸能防护装置不但应该高效快速地耗 散掉冲击能量， 还应该将最大冲击力控制在一定范围内， 这就要求力 ‑位移曲线兼具较高的 平均值和稳定度。 其次， 新型吸能防护装置需要 具备稳定的变形吸能模式。 一些吸能结构在 轴向承载时展现出较强的吸能能力， 但变形模式并不稳定， 极易出现随机屈曲、 翻转等不可 控现象， 如果能通过构型设计来引导变形 过程， 就可以产生更加稳定可靠的变形吸能模式。 [0004]因此， 设计出一种吸能性能高效、 变形模式稳定的冲击防护装置， 是一件富有意义 的工作。 对于提高材料与 空间利用率， 快速高效应对突发事故和降低生命及财产损失有着 重要的价 值。 发明内容 [0005]为解决背景技术中现有吸能防护装置不完全具备力 ‑位移曲线平稳、 吸能能力强 和吸能效率高的功能， 且不能达到稳定的变形吸能模式， 本发明提供一种三维曲壁同相正 多边形手性蜂窝。 该同相正多边形手性蜂窝保持了传统直壁蜂窝结构力 ‑位移曲线平稳 的 优势， 在不 浪费额外空间的前提下极大地提高了吸能总量和比吸能。 同时， 通过设置上宽下 窄的消能 曲壁， 使消能曲壁的轴向刚度得到较大地提高， 能够较大提高力 ‑位移曲线的平均 值； 且消能曲壁通过几何的不对称性消除了随机性的影响， 变形模式易于控制、 稳定可靠， 避免了直 壁蜂窝消能装置变形模式并不稳定而导 致的随机屈曲、 翻转 等不可控现象。 [0006]为实现上述目的， 本发明的三维曲壁同相正多边形手性蜂窝的技 术方案如下： [0007]一种三维曲壁同相正多边形手性蜂窝， 所述正多边形手性蜂窝由消能曲壁和直壁 蜂窝骨架轮廓构成， 所述正多边形手性蜂窝受冲击时各消能曲壁不相互抵触， 所述直壁蜂 窝骨架轮廓由蜂窝胞元构成， 所述消能曲壁拼接于蜂窝胞元中形成三维曲壁同相正多边形 手性蜂窝。 [0008]上述的三维曲壁同相正多边形手性蜂窝保持了传统直壁蜂窝结构力 ‑位移曲线平 稳的优势， 在不浪费额外空间的前提下极大地提高了吸能总量和比吸能。 不同消能曲壁通 过正多边形直壁 蜂窝骨架的稳定结构的形式相互连接， 具有整体稳定性， 保持了力 ‑位移曲说　明　书 1/5 页 3 CN 114135626 A 3