本实用新型涉及材料结构技术领域，特别是涉及一种新型负泊松比结构及其二维蜂窝结构。
背景技术：
负泊松比材料或结构又被称为拉胀材料或结构，其在受到单向压缩时在与载荷垂直的方向结构发生收缩变形，而在受到拉力时，在与载荷垂直的方向结构发生膨胀变形。
负泊松比材料或结构相较于普通的材料或结构具有更优越的性能，其具有更高的剪切模量，更好的抗断裂性能，其在吸能以及抗冲击方面也具有更好的表现。
目前，现有的凹角六边形负泊松比结构存在一定缺陷，如内部空隙过大，在受到载荷时两侧凹角变形不稳定，导致材料吸能效果差、抗冲击能力差，使用范围有限，难以满足消费者的需求。因此，为了满足实际生产发展的需求，设计了一种应用范围广泛、吸能效果好、抗冲击变形能力更优的新型负泊松比结构，具有重要的理论和应用意义。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种新型负泊松比结构及其二维蜂窝结构，其在外框内部加入内框结构，受力时，内框变形方向与外框外斜边变形方向相反，可以使受力相互抵消，保证结构整体变形平稳以及具有良好的吸能与抗冲击能力。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型负泊松比结构，包括呈内凹六边形结构的外框，所述外框包括两条平行的长边、四条外斜边，所述外斜边位于两条所述长边之间，四条所述外斜边形成两个向所述外框内部凹陷的凹角θ，所述外框内部设置有菱形结构的内框，所述内框相对的两个顶角分别与两个所述凹角θ连接。
进一步，所述凹角θ为10°<θ<180°。
进一步，所述外斜边的宽度大于所述内框框边的宽度。
进一步，四条所述外斜边的长度相等。
进一步，所述内框的四条框边长度相等。
进一步，所述内框相对的两个顶角分别与所述长边连接。
一种二维蜂窝结构，包括若干个上述负泊松比结构，所述负泊松比结构沿横向、纵向进行交错排列，每一列中，相邻两个所述负泊松比结构通过共用或重合所述长边进行排列，每一行中，相邻两个所述负泊松比结构通过共用或重合所述外斜边进行排列。
本实用新型的有益效果是：一种新型负泊松比结构及其二维蜂窝结构，其在内凹六边形边框的内部加入了构成菱形内框的四条斜边，在负泊松比结构受力时，内框斜边变形方向与外框外斜边变形正好相反，受力相互抵消，可以使结构整体变形平稳，抗冲击能力较为显著，利用上述负泊松比结构可制成缓冲填充物及其他防撞抗冲击结构，应用范围广泛。
附图说明
图1是本实用新型一种新型负泊松比结构的结构示意图。
图2是本实用新型一种二维蜂窝结构的结构示意图。
图3是本实用新型一种二维蜂窝结构受力变形示意图。
附图标记说明：
1——外框，11——长边，12——外斜边，2——凹角θ，3——内框。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明，并不是把本实用新型的实施范围限制于此。
本实用新型的目的是通过对传统负泊松比结构的改进提高结构整体的吸能抗冲击能力，从而扩大该结构的实际应用范围。该结构可以通过多条具有截面厚度的杆组合而成，也可以通过材料打印技术一体成型，其所用材料可以相同也可以不同，材料为制造常用材料。
如图1所示，本实施例的一种新型负泊松比结构，其外部四周为凹角六边形结构，两侧各为两条向内部凹陷的斜边，内部存在四条斜边，内部斜边对称分布，构成菱形，并与外部两侧凹边相接，内部斜边的宽度要小于外部斜边宽度，上下边沿水平方向与两侧斜边构成封闭六边形，该负泊松比结构整体为轴对称结构，其外部外框六条边的截面形状尺寸以及厚度皆相同，内部内框四条斜边的截面尺寸及厚度与外部边可以相同也可以不相同，外框六条边及内框四条边的截面形状为常见形状，如四边形，圆形等，可以使用相同或不同的制作材料。在受到载荷压缩时，在受载方向及与载荷垂直方向结构变形模式皆呈现出向内部收缩的形式，在受到载荷拉伸时，结构变形皆向外膨胀，具有明显的负泊松比特征。
相邻外斜边所构成的夹角为凹角θ，所述凹角θ2的取值范围为10°<θ<180°，其中θ角度越大，结构纵向尺寸越大，在受到冲击时纵向与横向变形越大，θ角度越小时结构吸能与抗冲击的能力越差，结构整体呈横向及纵向轴对称。
在受到外部冲击时，长边11在纵向向内部中心收缩变形，纵向整体尺寸减少，此时凹角θ2减小，外斜边12沿横向向内部中心收缩变形，内框3框边沿横向向外膨胀变形，由于外斜边12与内框3框边连接为一体，二者变形方向相反，外斜边的宽度尺寸大于内框3框边，故外斜边变形力大于内框3框边，结构在横向方向整体呈现收缩变形，变形形式具有显著的负泊松比效应，由于内框3的变形抵消了部分外斜边变形力，结构两侧斜边变形较为平稳，结构整体抵抗冲击的能力增强，吸能抗冲击提升较为显著。
如图2所示，本实施例的一种二维蜂窝结构，采用负泊松比结构单元进行共用或重合边交错排列组合，沿横向排列若干列，沿纵向排列若干行，每一列中，相邻两个单胞通过共用上边或下边进行上下排列组合，每一行中，相邻单胞共用两侧外部上斜边或下斜边进行排列，每一行中相邻单胞交错排列，彼此相错半个尺寸。以图2中加粗负泊松比结构单元为例，通过共用或重合长边11与其余负泊松比结构进行纵向结构排列，通过负泊松比结构共用或重合外斜边12与其余负泊松比结构进行横向结构排列，通过此种排列方式利用负泊松比结构可以得到负泊松比蜂窝结构。
如图3所示，二维蜂窝结构在受力时每个负泊松比结构单元的受力变形皆呈现出不同程度的负泊松比特性，蜂窝结构最外层变形最大，内部呈现收缩状态，蜂窝结构两侧中部向内收缩，此时内部密度以及硬度较大，从而可以更好的抵抗上下侧传递的冲击力。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
1.一种新型负泊松比结构，其特征在于：包括呈内凹六边形结构的外框(1)，所述外框包括两条平行的长边(11)、四条外斜边(12)，所述外斜边(12)位于两条所述长边(11)之间，四条所述外斜边(12)形成两个向所述外框内部凹陷的凹角θ(2)，所述外框(1)内部设置有菱形结构的内框(3)，所述内框(3)相对的两个顶角分别与两个所述凹角θ(2)连接。
2.根据权利要求1所述的新型负泊松比结构，其特征在于：所述凹角θ(2)为10°<θ<180°。
3.根据权利要求1所述的一种新型负泊松比结构，其特征在于：所述外斜边(12)的宽度大于所述内框(3)框边的宽度。
4.根据权利要求1所述的一种新型负泊松比结构，其特征在于：四条所述外斜边(12)的长度相等。
5.根据权利要求1所述的一种新型负泊松比结构，其特征在于：所述内框(3)的四条框边长度相等。
6.根据权利要求1所述的一种新型负泊松比结构，其特征在于：所述内框(3)相对的两个顶角分别与所述长边(11)连接。
7.一种二维蜂窝结构，其特征在于：包括若干个权利要求1至6任意一项所述的负泊松比结构，所述负泊松比结构沿横向、纵向进行交错排列，每一列中，相邻两个所述负泊松比结构通过共用或重合所述长边(11)进行排列，每一行中，相邻两个所述负泊松比结构通过共用或重合所述外斜边(12)进行排列。
技术总结