多穩定格子結構的製作方法
2023-06-01 03:38:31
專利名稱：多穩定格子結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及材料科學，具體說就是一種多穩定格子結構。
(二)
背景技術：
變形結構是一種可以大幅改變形狀滿足或提升功能要求的結構， 是智能變形飛行器等的基礎。普通的通過材料彈性或塑性變形滿足不 了大幅變形和往復變形的要求。柔性材料滿足變形要求，但需要外載 荷作用才能維持其形狀。而用於智能變形的結構變形需要具有多種形
狀，並可以往復轉變的功能。
(三)
發明內容
本發明的目的在於提供一種可以滿足多種形狀大幅度變化要求， 每個形狀下不需外力可自己獨立維持構型，各構型可以往復轉變的多 穩定格子結構。
本發明的目的是這樣實現的它是由多個三穩定格子結構單元組 成的；三穩定格子結構單元之間是通過螺栓或者膠接連接的。 本發明還有以下技術特徵
(1) 所述的三穩定格子結構單元由四個雙穩定薄片組成；四個雙穩 定薄片通過螺栓或者膠接連接。
(2) 所述的三穩定格子結構單元有三個穩定形狀，三個穩定形狀是 平面矩形^"子、下凹曲面^f各子和上凹曲面格子。
本發明多穩定格子結構，製作方法如下首先利用複合材料疊層 結構的非對稱鋪成特點，利用熱壓罐工藝製備出具有雙穩定構型的窄 矩形薄片，將四個薄片通過螺栓或者膠接連接，形成三穩定格子結構 單元。它具備平面矩形格子、下凹曲面格子和上凹曲面格子三種不需 外力作用即可以獨立維持其構型的穩定形狀。然後，將各個格子結構 單元之間通過螺栓或者膠接連接，則製成了具備超過3個穩定構型的
多穩定格子結構。
本發明多穩定格子結構，提供一種能適應多個(超過3)形狀變 化要求的多穩定結構，每個構型下不需外力即可維持其構型。如有 n*n個三穩定格子單元連接在一起，則由此構成的多穩定結構具有超 過2"個穩定形狀，並且在其格子構型下無需外力即可維持其形狀，同時各個構型之間可以一定外載荷作用下相互轉變。本發明多穩定格子 結構既適應大幅形狀往復轉變，又可獨立維持格子構型的多穩定格子 結構。
(四)
圖1為本發明的三穩定^^子結構單元示意圖2為本發明的三穩定格子結構單元的三個穩定構型之一示意圖3為本發明的三穩定格子結構單元的三個穩定構型之二示意圖4為本發明的三穩定格子結構單元的三個穩定構型之三示意圖5為本發明多穩定格子結構典型構型之一示意圖6為本發明多穩定格子結構典型構型之二示意圖7為本發明多穩定格子結構典型構型之三示意圖8為本發明多穩定格子結構典型構型之四示意圖。
(五)
具體實施例方式
下面結合附圖舉例對本發明作進一步說明。 實施例1，結合圖1-圖8，本發明所述的三穩定格子結構單元有 四個雙穩定矩形薄片組成(圖1中的1和3)，用鉚釘連接(圖1中 的2)。製備好的三穩定格子結構單元的三個穩定形狀分別為平面 矩形格子(圖2)，上凹的曲面格子(圖3),下凹的曲面格子(圖4 )。 採用多個格子結構連接而成的多穩定格子結構具有多個穩定構型，其 中的任何一個格子至少可以形成2個穩定形狀。圖5-圖8給出了由 4*4個三穩定格子結構單元構成的多穩定格子結構，其中幾個典型的 構型為平面格子結構(圖5),沿某一邊方向的波紋形格子結構(圖 6)，沿另一邊方向的波紋形格子結構(圖7),兩邊彎曲的格子結構 (圖8 )。對於此4*4個3穩定格子結構單元構成的多穩定格子結構， 理論上在一個方向即沿一條邊方向就有24個穩定構型，而在與之垂直 的方向，理論上還有24個穩定構型，但其中平面構型兩種情況重合， 所有理論上有2*24-1個即31個穩定構型，且各穩定構型之間在一定 外載荷作用下可以互相轉變，當轉變到某一穩定構型後，外力撤走即 不再需要外力即可維持其穩定構型。
權利要求
1. 一種多穩定格子結構，它是由多個三穩定格子結構單元組成的；其特徵在於三穩定格子結構單元之間是通過螺栓或者膠接連接的。
2. 根據權利要求1所述的一種多穩定格子結構，所述的三穩定 格子結構單元由四個雙穩定薄片組成；其特徵在於四個雙穩定薄片 通過螺栓或者膠接連接。
3. 根據權利要求1所述的一種多穩定格子結構，所述的三穩定 格子結構單元有三個穩定形狀，其特徵在於三個穩定形狀是平面矩 形格子、下凹曲面格子和上凹曲面格子。
4. 一種多穩定格子結構，製作方法如下首先利用複合材料疊 層結構的非對稱鋪成特點，利用熱壓罐工藝製備出具有雙穩定構型的 窄矩形薄片，將四個薄片通過螺栓或者膠接連接，形成三穩定格子結 構單元；它具備平面矩形格子、下凹曲面格子和上凹曲面格子三種不 需外力作用即可以獨立維持其構型的穩定形狀；然後，將各個格子結 構單元之間通過螺栓或者膠接連接，則製成了具備超過3個穩定構型 的多穩定格子結構。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種可以滿足多種形狀大幅度變化要求，每個形狀下不需外力可自己獨立維持構型，各構型可以往復轉變的多穩定格子結構。它是由多個三穩定格子結構單元組成的；三穩定格子結構單元之間是通過螺栓或者膠接連接的。三穩定格子結構單元由四個雙穩定薄片組成；四個雙穩定薄片通過螺栓或者膠接連接。三穩定格子結構單元有三個穩定形狀，三個穩定形狀是平面矩形格子、下凹曲面格子和上凹曲面格子。本發明多穩定格子結構，利用熱壓罐工藝製備。本發明既適應大幅形狀往復轉變，又可獨立維持格子構型的多穩定格子結構。
文檔編號F16S3/06GK101435532SQ20081020968
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月12日 優先權日2008年12月12日
發明者張博明, 戴福洪, 杜善義 申請人:哈爾濱工業大學