一种具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒
1.本发明涉及吸能盒技术领域，尤其是涉及一种具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒。
背景技术：
2.泊松比是指材料在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值，也叫横向变形系数，它是反映材料横向变形的弹性常数。负泊松比效应，是指受拉伸时，材料在弹性范围内横向发生膨胀，而受压缩时，材料在弹性范围内横向发生收缩的现象，由于具有不同于普通材料的独特性质，在很多方面具备了其他材料所不能比拟的优势，尤其是材料的物理机械性能有了很大的提高，如提高了材料的剪切模量、材料的抗缺口性能、抗断裂性能以及材料的回弹韧性。
3.折纸是一种古老的艺术形式，通过预先设计的折痕可折叠出许多复杂几何形状。折纸结构具有丰富的空间几何变化，表现出优异的力学性能。
4.汽车吸能盒是汽车前防撞梁上的主要吸能部件，在汽车发生碰撞时将撞击力吸收转换成吸能盒的塑性变形，从而减小传递到驾驶室内的能量，以保证车内人员的安全，吸能盒能够充分且均匀的发生塑性变形是提高吸能盒的吸能效果的关键因素之一。
5.现有的汽车吸能盒存在以下问题：
6.1、现有的吸能盒溃缩引导槽设计不合理导致吸能效果差；
7.2、传统吸能盒在发生碰撞之后就要彻底更换吸能盒，本吸能盒在发生小型碰撞时能够人为进行修复，延长吸能盒使用寿命；
8.3、在相同体积下，本吸能盒能够比传统吸能盒具有更好吸能效果，能够更好的保护车上的乘客。
技术实现要素：
9.本发明的目的在于提供一种具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒，该吸能盒能够解决现有技术中存在的问题；
10.本发明提供一种具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒，其包括吸能体和底座；
11.所述吸能体为中空结构，且具有正多边形平台的内凹形折纸结构；
12.所述底座包括凸台，所述吸能体的下层面与凸台连接。
13.优选的，所述凸台与吸能体之间通过焊接、铆接的方式连接，所述底座与车身通过螺栓、焊接的方式连接。
14.优选的，所述吸能体包括上层面和下层面，上层面和下层面相互套接；
15.所述上层面和下层面具有正多边形平台和上层面底部有与正多边形平台各边相对应的棱边；
16.所述棱边包括顶面和侧面，所述顶面和侧面均为三角形结构；
17.所述顶面其中一个边与正多边形平台一个边连接，另外两个边均连接一个侧面；
18.所述顶面和两侧面在同一个点交汇形成棱边的尖角，相邻棱边的侧边相连接；
19.所述正多边形平台到棱边尖角处具有外凸的波峰，棱边与棱边之间具有内凹的波谷，波峰与波谷形成折痕。
20.优选的，所述下层面的正多边形平台尺寸与上层面一致，下层面的棱角位置与上层面一致。
21.优选的，所述上层面和下层面正多边形的边长为a，所述上层面和下层面相邻棱边尖角之间的距离为b，上层面棱角处到上层面的平台的高度为h1，下层面棱角处到下层面平台的高度为h2，其中尺寸关系为：a《2b，h1》2h2，h2》1/3a。
22.优选的，底座具有高度为l3的凸台，凸台的顶面为与吸能体正多边形平台对应的正多边形，凸台底部为边长为l2的正多边形状，且l3》2h2，l2＝1.5l1。
23.优选的，吸能盒包括至少一个吸能体；
24.当吸能体为多个时，多个吸能体验吸能体的轴线方向相互叠加设置。
25.优选的，所述吸能体之间通过焊接、铆接、胶接的方式连接。
26.优选的，所述正多边形平台包括正六边形和正八边形。
27.优选的，吸能盒由低碳钢或者金属铝制成。
28.有益效果：
29.本吸能盒采用了折纸结构，具有更好的可塑性，在发生小型碰撞的时候，可以人工修复吸能体结构，延长使用寿命。
30.吸能体可以单独更换，在个别吸能体发生不可逆变形时，可以单独更换单个吸能体，节约成本，同时，在使用配置上，可以根据现实使用情况进行数量与结构的定制，来满足更多的使用场合。
31.在受到冲击时，吸能体的形变有负泊松比特性，当压缩到一定程度后，棱角扣住底座，增加吸能盒的结构刚性，增大吸能强度，可以更好保护车内人员的安全。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
33.图1是本发明吸能体上层面俯视图；
34.图2是本发明吸能体上层面侧视图；
35.图3是本发明吸能体下层面俯视图；
36.图4是本发明吸能体下层面侧视图；
37.图5是本发明吸能体下层面三维图；
38.图6是本发明吸能体斜二视图；
39.图7是本发明底座俯视图；
40.图8是本发明底座侧视图；
41.图9是本发明组装示意图。
具体实施方式
42.下面将结合实施例对本发明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做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。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.如图1至图9所示，本实施方式提供了一种具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒其由具有正多边形平台的内凹形折纸结构的吸能体和与吸能体正多边形平台对应的凸台的底部组成。
46.本发明的吸能盒的吸能体单元，在收到外部载荷冲击时，上层面的棱角会顺着折痕处收缩，解决了现有的吸能盒引导槽设计不合理导致吸能效果差，吸能盒溃缩。
47.相比于传统的吸能盒，本吸能盒采用了折纸结构，具有更好的可塑性，在发生小型碰撞的时候，可以人工修复吸能体结构，延长使用寿命。
48.吸能体可以单独更换，在个别吸能体发生不可逆变形时，可以单独更换单个吸能体，节约成本，同时，在使用配置上，可以根据现实使用情况进行数量与结构的定制，来满足更多的使用场合。
49.在受到冲击时，吸能体的形变有负泊松比特性，当压缩到一定程度后，棱角扣住底座，增加吸能盒的结构刚性，增大吸能强度，可以更好保护车内人员的安全。
50.需要说明的是，本发明的吸能体结构不仅可以的应用于汽车吸能领域，在其他抗冲击领域也可以应用。
51.底部和吸能体的连接可由焊接、铆接等形式完成组装。底部与车身可通过螺栓连接、焊接等形式连接。
52.正多边形平台的内凹形折纸结构具体结构为：
53.吸能体包括上层面和下层面，上层面和下层面相互套接。
54.上层面和下层面具有正多边形平台和上层面底部有与正多边形平台各边相对应的棱边。
55.棱边包括顶面和侧面，顶面和侧面均为三角形结构。
56.顶面其中一个边与正多边形平台一个边连接，另外两个边均连接一个侧面。
57.顶面和两侧面在同一个点交汇形成棱边的尖角，相邻棱边的侧边相连接。
58.正多边形平台到棱边尖角处具有外凸的波峰，棱边与棱边之间具有内凹的波谷，波峰与波谷形成折痕。
59.吸能体由上下两内凹六芒星面组成，上层面是由边长为a的正六边形平台和六个棱角构成，棱角与棱角之间的距离为b，棱角底部到平台的高度为h1。
60.下层面是由变成为a和六个棱角构成，棱角与棱角之间的距离为b，棱角底部到平台得高度为h2。上下层面组合成完整的吸能体，其中尺寸关系为：a《2b，h1》h2，h2》1/3a，h1》2h2。底
61.座的宽为l1，底座的凸台为与吸能体对应边数的相同的多变形，凸台下多边形边长为l2，凸台上多边形宽度为a，凸台上宽度高度为l3，厚度为l4，其中，l3》2h2。吸能体底座与吸能体壁厚不做设定，根据现实的情况调整。
62.上下层面均为折叠折痕的折纸结构，整体呈内凹形，展开后呈现对称的多边形形状。设定层面中往外折为波峰，往内折为波谷，以六棱边跟八棱边为主，吸能体与吸能体之间具有相同的六边形/八边形平台上下地面契合，可以通过多个吸能体连接达到想要的尺寸以及增加吸能效果。
63.组合后的吸能体，当受到外界冲击载荷的时候，上层面的棱角会顺着折痕处收缩，同时传递冲击载荷到下层面，下层面收到载荷顺着折痕处收缩，通过吸能体的塑性形变吸收冲击载荷，冲击载荷在多个吸能体之间传导，多个吸能体可以增加吸能能力。在变形过程中，吸能体呈负泊松比特性，整体结构向内收缩，当变形到一定程度后，棱角扣住底座，吸能体结构刚度增加，增大吸能能力。
64.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
技术特征：
1.一种具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒，其特征在于，包括吸能体和底座；所述吸能体为中空结构，且具有正多边形平台的内凹形折纸结构；所述底座包括凸台，所述吸能体的下层面与凸台连接。2.根据权利要求1所述的具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒，其特征在于，所述凸台与吸能体之间通过焊接、铆接的方式连接，所述底座与车身通过螺栓、焊接的方式连接。3.根据权利要求1所述的具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒，其特征在于，所述吸能体包括上层面和下层面，上层面和下层面相互套接；所述上层面和下层面具有正多边形平台和上层面底部有与正多边形平台各边相对应的棱边；所述棱边包括顶面和侧面，所述顶面和侧面均为三角形结构；所述顶面其中一个边与正多边形平台一个边连接，另外两个边均连接一个侧面；所述顶面和两侧面在同一个点交汇形成棱边的尖角，相邻棱边的侧边相连接；所述正多边形平台到棱边尖角处具有外凸的波峰，棱边与棱边之间具有内凹的波谷，波峰与波谷形成折痕。4.根据权利要求3所述的具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒，其特征在于，所述下层面的正多边形平台尺寸与上层面一致，下层面的棱角位置与上层面一致。5.根据权利要求4所述的具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒，其特征在于，所述上层面和下层面正多边形的边长为a，所述上层面和下层面相邻棱边尖角之间的距离为b，上层面棱角处到上层面的平台的高度为h1，下层面棱角处到下层面平台的高度为h2，其中尺寸关系为：a<2b，h1>2h2，h2>1/3a。6.根据权利要求5所述的具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒，其特征在于，底座具有高度为l3的凸台，凸台的顶面为与吸能体正多边形平台对应的正多边形，凸台底部为边长为l2的正多边形状，且l3>2h2，l2＝1.5l1。7.根据权利要求1所述的具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒，其特征在于，吸能盒包括至少一个吸能体；当吸能体为多个时，多个吸能体验吸能体的轴线方向相互叠加设置。8.根据权利要求1所述的具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒，其特征在于，所述吸能体之间通过焊接、铆接、胶接的方式连接。9.根据权利要求1所述的具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒，其特征在于，所述正多边形平台包括正六边形和正八边形。10.根据权利要求1所述的具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒，其特征在于，吸能盒由低碳钢或者金属铝制成。
技术总结
本发明涉及吸能盒技术领域，尤其是涉及一种具有负泊松比性质的折纸结构的吸能盒。吸能盒包括吸能体和底座；吸能体为中空结构，且具有正多边形平台的内凹形折纸结构；底座包括凸台，吸能体的下层面与凸台连接。吸能盒采用了折纸结构，具有更好的可塑性，在发生小型碰撞的时候，可以人工修复吸能体结构，延长使用寿命。吸能体能单独更换，在个别吸能体发生不可逆变形时，可以单独更换单个吸能体，节约成本，同时，在使用配置上，可以根据现实使用情况进行数量与结构的定制，来满足更多的使用场合。在受到冲击时，吸能体的形变有负泊松比特性，当压缩到一定程度后，棱角扣住底座，增加吸能盒的结构刚性，增大吸能强度，可以更好保护车内人员的安全。内人员的安全。内人员的安全。
