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专利号: 2020116117843
申请人: 西南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于正四面体框架构建三维负泊松比结构的方法,其特征在于,三维负泊松比结构整体是由重复十六面体单元构建而成,具体构建方法包括以下步骤:A、定义基本十六面体单元参数:每个十六面体单元由六条表面折痕线和八条外边界线构成,每个十六面体单元平面参数为:A(0,a,‑b);B(b,a,0);C(b,0,‑b);D(b,‑a,0);E(0,‑a,‑b);F(‑b,‑a,0);G(‑b,0,‑b);H(‑b,a,0);O(0,0,0);其中a值的取值范围为80 90,b值的~取值范围为45 55;十六面体单元厚度定义在z轴方向,以各对应点的坐标增减20 60获得z~ ~坐标值以形成不同厚度的十六面体单元实体;

B、将步骤A构建好的十六面体单元实体于空间中分别以x,y方向排列形成带厚度的平面板结构,十六面体单元数量:x方向Nx≥2,y方向Ny≥1;相邻两块平面板结构以二面角θ组装以形成正四面体框架,二面角θ定义为:;

C、调控泊松比:通过数学计算和有限元分析,得出十六面体单元厚度与其负泊松比性质的关系,初步验证十六面体单元具有负泊松比性质并能够根据单元参数的设计对其进行调控;

在标准的CAD软件中建立十六面体单元厚度分别为0.2、0.3、0.4、0.5和0.6三维泊松比结构模型,然后导入STL或OBJ文件到打印机配套的打印软件,在软件中对参数进行设置及对模型进行切片等处理,上传至3D打印机,然后打印机一层一层自下而上构建模型。

2.如权利要求1所述基于正四面体框架构建三维负泊松比结构的方法,其特征在于,步骤A中a值为86.603,b值为50。

3.如权利要求1所述基于正四面体框架构建三维负泊松比结构的方法,其特征在于,步骤B制备的带厚度的十六面体单元实体在空间三维方向任意堆叠组合,以重复的正四面体框架构造不同形状、不同尺度的三维负泊松比结构。

4.如权利要求1所述基于正四面体框架构建三维负泊松比结构的方法,其特征在于,步骤B中Nx为7,Ny为3,θ为35.264°。

5.如权利要求3所述基于正四面体框架构建三维负泊松比结构的方法,其特征在于,所述三维负泊松比结构在以常规3D打印技术制造时能够使用各类常规3D打印技术支持的材料对其整体成形,不需要添加额外的支撑材料。