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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：本发明属于结构设计领域，尤其涉及在拉压载荷下具有扭转变形模式的双稳态结构及其构成的多稳态点阵结构。本发明创造出一类具有压扭耦合变形模式的双稳态结构，创造的结构在单向压缩载荷作用下发生扭转变形，并且拥有第二个稳定状态。不仅提出了全新的双稳态机理，丰富了双稳态的变形模式，更扩展了压扭结构和双稳态结构的应用场景。本发明中提出的所有结构都可以通过空间周期阵列构成点阵结构，所构成的点阵结构在单向载荷作用下发生逐层相继的扭转变形，因此拥有多个扭转稳态变形。

主权项：1.一种在拉压载荷下具有扭转变形模式的双稳态结构，其特征在于，所述的双稳态结构包括压扭变形模式的双稳态结构和拉扭变形模式的双稳态结构；当压扭变形模式的双稳态结构为六棱柱压扭双稳态结构时，所述的六棱柱压扭双稳态结构分为外层压扭结构A01、内层压扭结构A02和水平扭转结构A03；所述的外层压扭结构A01由上下两个面板A1、十二个外层斜杆A2和一个水平外环A4组成；所述的面板A1是一个正六边形的面板，其边长是a1，厚度是t2；所述的水平外环A4位于上下两个面板A1之间；所述的外层斜杆A2由一种硬材料和一种软材料组成，其中硬材料的刚度大于软材料刚度的10倍以上，中间部位是硬材料，两端部位是软材料，两端的软材料对称分布，软材料的高度跨距为h1，外层斜杆A2的截面是边长为t的正方形，水平跨距等于面板A1的边长a1，竖直跨距是h0；所述的水平外环A4是正六边形的环形结构，其外边长是a1并具有边长为t的正方形截面；上下两个面板A1与水平外环A4的各个顶点一一对应，每组对应的顶点在同一直线上；十二个外层斜杆A2分为关于水平外环A4所在平面对称的上下两组，对于上下对称的两根外层斜杆A2，各有一端连接在水平外环A4的同一个顶点，另一端分别连接上下两个面板A1上一组对应的顶点，所连接的上下两个面板A1的顶点与所连接的水平外环A4顶点顺时针方向的相邻顶点在同一竖直直线上，所有外层斜杆A2的分布关于上下两个面板A1的中垂线六次旋转对称；在面板A1上施加单向压缩载荷，水平外环A4会发生绕轴线方向的扭转变形；所述的内层压扭结构A02与外层压扭结构A01共用上下两个面板A1，还包括十二个内层斜杆A3和一个水平内环A5；所述的水平内环A5是一个边长为a2的正六边形的环形结构，具有边长为t的正方形截面，水平内环A5位于水平外环A4内的中心位置；所述的内层斜杆A3的材料组成与外层斜杆A2相同；内层斜杆A3的截面是边长为t的正方形，其水平跨距等于水平内环A5的边长a2，竖直跨距是h0，软材料的高度跨距为h1，内层斜杆A3分为上下对称的两组，对应的两个内层斜杆A3各有一端连接在水平内环A5的同一顶点，另一端分别连接在上下面板A1上，连接位置与前述水平内环A5所连接顶点逆时针方向相邻顶点在同一竖直直线上；所有内层斜杆A3的分布关于上下面板A1的中垂线六次旋转对称，并且其倾斜方向与外层斜杆A2相反；在面板A1上施加单向压缩载荷，水平内环A5会发生绕轴线方向的扭转变形，且转动方向与水平外环A4相反；所述的水平扭转结构A03与外层压扭结构A01共用水平外环A4、与内层压扭结构A02共用水平内环A5，还包括六个水平斜杆A6，整体是一个正六边形结构；所述的水平斜杆A6位于水平内环A5六条边的延长线上，用于连接水平外环A4和水平内环A5，要求在结构受压时水平斜杆A6也是受压的，截面是长宽分别为t和t2的矩形，整体的长度是l0；水平斜杆A6的材料组成与外层斜杆A2和内层斜杆A3相同，软材料的长度为l1；在面板A1压力作用下，水平外环A4和水平内环A5会产生方向相反的转动，当外部压力足够大时，水平外环A4和水平内环A5便会驱动水平斜杆A6产生弹性跳跃，从而实现扭转双稳态变形；每个压扭变形模式的双稳态结构都有一个与之对应的拉扭变形模式的双稳态结构；拉扭变形模式的双稳态结构中，每个水平斜杆位于压扭双稳态结构中水平斜杆的反向延长线上，除此以外的其它组成部分都与对应的压扭变形模式的双稳态结构相同，水平斜杆A6在拉伸外载荷作用下处于受压状态，当拉伸载荷足够大时将产生弹性跳跃，从而产生拉扭双稳态变形。

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百度查询： 大连理工大学 在拉压载荷下具有扭转变形模式的双稳态结构及其构成的多稳态点阵结构