一種兩相逆勢凝膠柔性安全防護(hù)板的制作方法
【專利摘要】一種兩相逆勢凝膠柔性安全防護(hù)板,包括由氣凝膠固態(tài)材料制成的頂板、底板、移動柱、固定柱、以及側(cè)壁,頂板、底板和側(cè)壁圍成的封閉腔體內(nèi)裝有具有剪切增稠效應(yīng)的液凝膠流體;多個(gè)移動柱分布在頂板、底板和側(cè)壁圍成的內(nèi)部空間內(nèi),移動柱頂端與頂板相連,底端自由,每個(gè)移動柱四周包圍有多個(gè)所述固定柱,相鄰固定柱間存在間隙,固定柱的頂端和底端分別與頂板和底板相連,能夠隨著頂板和底板的移動變形而變形;本發(fā)明復(fù)合板將外力沖擊能量轉(zhuǎn)換為由氣凝膠構(gòu)成頂板、底板、固定柱、移動柱和側(cè)壁的變形能和結(jié)構(gòu)阻尼內(nèi)能、液凝膠流體流動的界面能和內(nèi)能以及液凝膠流體和固態(tài)的氣凝膠之間的摩擦內(nèi)能;該柔性板重量較輕,形狀可任意制定,應(yīng)用范圍廣。
【專利說明】
一種兩相逆勢凝膠柔性安全防護(hù)板
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種安全防護(hù)復(fù)合板,具體涉及一種兩相逆勢凝膠柔性安全防護(hù)板。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在航空航天、汽車制造以及人體防護(hù)等領(lǐng)域,工程技術(shù)人員廣泛使用液壓緩沖、薄壁構(gòu)件等來吸收沖擊所帶來的能量,從而達(dá)到保護(hù)目標(biāo)結(jié)構(gòu)的目的。液壓緩沖吸能的原理是沖擊作用在液壓器件上,利用油液的粘性阻尼作用,將部分沖擊能量通過節(jié)流孔吸收轉(zhuǎn)化為油液的熱能并散發(fā)掉。液壓緩沖裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修不便、密封要求高、并且對環(huán)境溫度變化敏感,成產(chǎn)成本和保養(yǎng)費(fèi)用高。薄壁構(gòu)件吸能是利用薄壁結(jié)構(gòu)在受到外力時(shí)變形乃至壓潰吸收和消耗沖擊能量,其結(jié)構(gòu)相對簡單,但薄壁結(jié)構(gòu)受沖擊塑性變形乃至壓潰,僅能承受一次沖擊,不能用于交變沖擊,不能重復(fù)使用。而且在人體防護(hù)領(lǐng)域中,基于薄壁構(gòu)件的防彈背心或者連體防護(hù)服無法自由變形,使用者行動受到極大約束,不利于使用者完成任務(wù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,本發(fā)明的目的在于提供一種兩相逆勢凝膠柔性安全防護(hù)板,將外力沖擊能量轉(zhuǎn)換為由氣凝膠構(gòu)成頂板、底板、固定柱、移動柱和側(cè)壁的變形能和結(jié)構(gòu)阻尼內(nèi)能,液凝膠流體流動的界面能和內(nèi)能以及液凝膠流體和固態(tài)的氣凝膠之間的摩擦內(nèi)能。整個(gè)復(fù)合板吸能效果優(yōu)秀,安全防護(hù)作用好;該柔性板重量較輕,形狀可任意制定,應(yīng)用范圍廣。
[0004]為了達(dá)到以上目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種兩相逆勢凝膠柔性安全防護(hù)板,包括由氣凝膠固態(tài)材料制成的頂板1、底板2、移動柱3、固定柱4、以及側(cè)壁5,頂板1、底板2和側(cè)壁5圍成的封閉腔體內(nèi)裝有具有剪切增稠效應(yīng)的液凝膠流體6;多個(gè)所述移動柱3分布在頂板1、底板2和側(cè)壁5圍成的內(nèi)部空間內(nèi),移動柱3頂端與頂板I相連,底端自由,每個(gè)所述移動柱3四周包圍有多個(gè)所述固定柱4,相鄰固定柱間存在間隙,固定柱4的頂端和底端分別與頂板I和底板2相連,能夠隨著頂板I和底板2的移動變形而變形,移動柱3隨著頂板I移動變形而對封裝在復(fù)合板內(nèi)部的液凝膠流體6施加擠壓推動作用;該復(fù)合板在受到緩慢或輕載沖擊時(shí),主要由氣凝膠固態(tài)材料變形發(fā)揮吸能防護(hù)作用;受到高速沖擊或者重載沖擊時(shí),氣凝膠固態(tài)材料變形和液凝膠流動吸能同時(shí)作用,并且由于液凝膠的剪切增稠,吸收能量卸載外力的能力隨著沖擊增大而增強(qiáng)。
[0006]所述的頂板I上下表面為平面、波紋狀或者鋸齒狀,材料是氣凝膠固態(tài)材料。
[0007]所述的底板2上下表面為平面、波紋狀或者鋸齒狀,材料是氣凝膠固態(tài)材料。
[0008]所述的移動柱3形狀為方柱、圓柱、圓錐或者多面體截面柱,材料是氣凝膠固態(tài)材料。
[0009]所述的固定柱4為方柱、圓柱、圓錐或者多面體截面柱,材料是氣凝膠固態(tài)材料。
[0010]所述的側(cè)壁5內(nèi)外表面為平面、波紋狀或者鋸齒狀,材料是氣凝膠固態(tài)材料。[0011 ]和現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012](I)該復(fù)合板基體材料為氣凝膠,極大減輕了整個(gè)復(fù)合板的重量,并且氣凝膠在受力變形時(shí)可以有效吸收能量,顯著增強(qiáng)了該復(fù)合板的安全防護(hù)性能。
[0013](2)該復(fù)合板內(nèi)部封裝材料為具有剪切增稠效應(yīng)的液凝膠,在受到快速或重載沖擊時(shí),該液凝膠粘滯阻力迅速增大,有效提高了吸能防護(hù)效果。
[0014](3)該復(fù)合板在受到輕載慢速沖擊時(shí)氣凝膠固態(tài)材料起主要作用,響應(yīng)速度快,受到重載快速沖擊時(shí)氣凝膠固態(tài)材料和液凝膠流體同時(shí)起作用,吸能效果迅速增強(qiáng),適應(yīng)沖擊種類廣泛。
[0015](4)該復(fù)合板具有良好柔性,適應(yīng)對防護(hù)材料柔性要求高的場合。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明復(fù)合板示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明復(fù)合板受外力時(shí)液凝膠流動方式示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明復(fù)合板受正壓力變形示意圖。
[0019]圖4是本發(fā)明復(fù)合板受剪切力變形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】,對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]參照圖1,一種兩相逆勢凝膠柔性安全防護(hù)板,包括由氣凝膠固態(tài)材料制成的頂板
1、底板2、移動柱3、固定柱4、以及側(cè)壁5,頂板1、底板2和側(cè)壁5圍成的封閉腔體內(nèi)裝有具有剪切增稠效應(yīng)的液凝膠流體6;多個(gè)所述移動柱3分布在頂板1、底板2和側(cè)壁5圍成的內(nèi)部空間內(nèi),移動柱3頂端與頂板I相連,底端自由,每個(gè)所述移動柱3四周包圍有多個(gè)所述固定柱4,相鄰固定柱間存在間隙,固定柱4的頂端和底端分別與頂板I和底板2相連,能夠隨著頂板I和底板2的移動變形而變形,移動柱3隨著頂板I移動變形而對封裝在復(fù)合板內(nèi)部的液凝膠流體6施加擠壓推動作用。
[0022]參照圖2,復(fù)合板受力時(shí),封裝在復(fù)合板內(nèi)部的液凝膠流體6受到頂板1、底板2、移動柱3和固定柱4的作用而發(fā)生流動,從固定柱4之間的間隙中流動,將外力能量轉(zhuǎn)換為其界面能和內(nèi)能。
[0023]參照圖3,該復(fù)合板底板2固定,頂板I在正壓力作用下發(fā)生翹曲變形,帶動移動柱3推動液凝膠流體6流動。
[0024]參照圖4,該復(fù)合板底板2固定,頂板I在剪切力作用下發(fā)生彎曲變形,帶動移動柱3推動液凝膠流體6流動。
[0025]參照圖3和圖4,該復(fù)合板在受到外力時(shí),將能量轉(zhuǎn)換為氣凝膠固態(tài)材料的變性能和內(nèi)能、剪切增強(qiáng)液凝膠流體的界面能和內(nèi)能以及該兩相材料之間的摩擦內(nèi)能。
[0026]總之,該復(fù)合板受到外力作用時(shí)發(fā)生形變,封裝在復(fù)合板內(nèi)部空間的液凝膠發(fā)生流動,外力能量轉(zhuǎn)換以下形式的能量,分別為由氣凝膠構(gòu)成頂板、底板、固定柱、移動柱和側(cè)壁的變形能和結(jié)構(gòu)阻尼內(nèi)能,液凝膠流動的界面能和內(nèi)能以及液凝膠和固態(tài)的氣凝膠之間的摩擦內(nèi)能。該復(fù)合板在受到緩慢或輕載沖擊時(shí),主要由氣凝膠固態(tài)材料變形發(fā)揮吸能防護(hù)作用;受到高速沖擊或者重載沖擊時(shí),氣凝膠固態(tài)材料變形和液凝膠流動吸能同時(shí)作用,并且由于液凝膠的剪切增稠,吸收能量卸載外力的能力隨著沖擊增大而增強(qiáng),整個(gè)復(fù)合板吸能效果優(yōu)秀,安全防護(hù)作用好。該柔性板重量較輕,形狀可任意制定,應(yīng)用范圍廣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種兩相逆勢凝膠柔性安全防護(hù)板,其特征在于:包括由氣凝膠固態(tài)材料制成的頂板(I)、底板(2)、移動柱(3)、固定柱(4)、以及側(cè)壁(5),頂板(1)、底板(2)和側(cè)壁(5)圍成的封閉腔體內(nèi)裝有具有剪切增稠效應(yīng)的液凝膠流體(6); 多個(gè)所述移動柱(3)分布在頂板(I)、底板(2)和側(cè)壁(5)圍成的內(nèi)部空間內(nèi),移動柱(3)頂端與頂板(I)相連,底端自由,每個(gè)所述移動柱(3)四周包圍有多個(gè)所述固定柱(4),相鄰固定柱間存在間隙,固定柱(4)的頂端和底端分別與頂板(I)和底板(2)相連,能夠隨著頂板(I)和底板(2)的移動變形而變形,移動柱(3)隨著頂板(I)移動變形而對封裝在復(fù)合板內(nèi)部的液凝膠流體(6)施加擠壓推動作用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩相逆勢凝膠柔性安全防護(hù)板,其特征在于:所述的頂板(1)上下表面為平面、波紋狀或者鋸齒狀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩相逆勢凝膠柔性安全防護(hù)板,其特征在于:所述的底板(2)上下表面為平面、波紋狀或者鋸齒狀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩相逆勢凝膠柔性安全防護(hù)板,其特征在于:所述的移動柱(3)形狀為方柱、圓柱、圓錐或者多面體截面柱。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩相逆勢凝膠柔性安全防護(hù)板,其特征在于:所述的固定柱(4)為方柱、圓柱、圓錐或者多面體截面柱。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩相逆勢凝膠柔性安全防護(hù)板,其特征在于:所述的側(cè)壁(5)內(nèi)外表面為平面、波紋狀或者鋸齒狀。
【文檔編號】F16F9/30GK106090105SQ201610671866
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月15日 公開號201610671866.4, CN 106090105 A, CN 106090105A, CN 201610671866, CN-A-106090105, CN106090105 A, CN106090105A, CN201610671866, CN201610671866.4
【發(fā)明人】陳曦, 閆淵, 劉濤, 張秀鋒
【申請人】北京羲源創(chuàng)新科技有限公司