本發(fā)明涉及工程與裝備機(jī)構(gòu)件的承載應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及一種抗沖擊反應(yīng)單元。此外，本發(fā)明還涉及一種抗沖擊反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：

結(jié)構(gòu)是一種物質(zhì)形態(tài)，是空間受力體系，結(jié)構(gòu)件是受力體系中的一部分。

結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)件的受力形式中，有一種形式為猛烈的撞擊，即受到?jīng)_擊，普通結(jié)構(gòu)件的抗沖擊能力較弱，受到?jīng)_擊后容易損壞。在一些容易受到?jīng)_擊的場合，需要設(shè)置專門能夠抵抗沖擊載荷的結(jié)構(gòu)。

因此，如何設(shè)計一種能夠抵抗沖擊載荷的結(jié)構(gòu)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供了一種抗沖擊反應(yīng)單元，該抗沖擊反應(yīng)單元在外部沖擊載荷作用下，可釋放抵抗沖擊載荷、改變沖擊載荷的方向的能量。本發(fā)明的另一個目的是提供一種抗沖擊反應(yīng)裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種抗沖擊反應(yīng)單元，包括彈性件和桿件，變形后的所述彈性件的兩端分別與所述桿件的兩端連接，形成內(nèi)應(yīng)力單元，所述內(nèi)應(yīng)力單元二次鑄形形成抗沖擊反應(yīng)單元。

可選地，所述彈性件在水平方向和豎直方向均產(chǎn)生變形，然后與所述桿件連接。

可選地，在所述內(nèi)應(yīng)力單元中，所述彈性件俯視呈S型，側(cè)視呈弓型。

可選地，所述彈性件的弓型的中部呈C形。

可選地，所述彈性件的中部設(shè)有第一通孔，其一端從所述第一通孔穿過，在所述弓型的中部回轉(zhuǎn)形成O形。

可選地，所述O形與所述桿件處于同一平面的位置設(shè)有兩個第二通孔，所述桿件穿過兩個所述第二通孔。

可選地，所述第二通孔的孔周設(shè)有凹槽。

可選地，所述桿件為螺紋桿。

可選地，所述內(nèi)應(yīng)力單元的材質(zhì)的熔點(diǎn)大于二次鑄造時使用的金屬的熔點(diǎn)。

本發(fā)明還提供了一種抗沖擊反應(yīng)裝置，所述抗沖擊反應(yīng)裝置由上述任一項(xiàng)所述的抗沖擊反應(yīng)單元排列組合而成。

本發(fā)明提供的抗沖擊反應(yīng)單元，包括彈性件和桿件，變形后的彈性件的兩端分別與桿件的兩端連接，形成內(nèi)應(yīng)力單元，內(nèi)應(yīng)力單元二次鑄形形成抗沖擊反應(yīng)單元。

彈性件變形后，其兩端分別與桿件的兩端連接，彈性件內(nèi)部存在彈性預(yù)應(yīng)力，形成內(nèi)應(yīng)力單元。內(nèi)應(yīng)力單元二次鑄造時，金屬液在凝固過程中，會發(fā)生收縮，后成型材料凝固后對內(nèi)應(yīng)力單元形成了與桿件拉緊方向一致的凝固應(yīng)力，進(jìn)一步強(qiáng)化了內(nèi)應(yīng)力單元的預(yù)應(yīng)力?？箾_擊反應(yīng)單元收到?jīng)_擊載荷作用時，其內(nèi)部預(yù)存的彈性預(yù)應(yīng)力將釋放，彈性預(yù)應(yīng)力釋放的過程破壞了后成型材料和桿件的束縛，同時釋放了更多應(yīng)力來抵抗沖擊載荷，弱化了沖擊載荷的動能。

本發(fā)明還提供了一種抗沖擊反應(yīng)裝置，抗沖擊反應(yīng)裝置由上述任一項(xiàng)所述的抗沖擊反應(yīng)單元排列組合而成?？箾_擊反應(yīng)單元具有上述技術(shù)效果，故抗沖擊反應(yīng)裝置也具有相應(yīng)的技術(shù)效果。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。

圖1為本發(fā)明所提供的內(nèi)應(yīng)力單元一種具體實(shí)施方式的側(cè)視圖；

圖2為圖1所提供的內(nèi)應(yīng)力單元的俯視圖；

圖3為圖1所提供的內(nèi)應(yīng)力單元鑄造成抗沖擊反應(yīng)單元后的側(cè)視圖；

圖4為圖3所提供的抗沖擊反應(yīng)單元的俯視圖；

圖5為本發(fā)明所提供的內(nèi)應(yīng)力單元另一種具體實(shí)施方式的側(cè)視圖；

圖6為圖5所提供的內(nèi)應(yīng)力單元鑄造成抗沖擊反應(yīng)單元后的側(cè)視圖；

圖7為本發(fā)明所提供的內(nèi)應(yīng)力單元第三種具體實(shí)施方式的側(cè)視圖；

圖8為圖7中C處的局部放大示意圖；

圖9為本發(fā)明所提供的一種具體實(shí)施方式的側(cè)視圖。

其中，圖1至圖9中的附圖標(biāo)記和部件名稱之間的對應(yīng)關(guān)系如下：

內(nèi)應(yīng)力單元1；彈性件11；桿件12；抗沖擊反應(yīng)單元2。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

請參考圖1至圖6，圖1為本發(fā)明所提供的內(nèi)應(yīng)力單元一種具體實(shí)施方式的側(cè)視圖；圖2為圖1所提供的內(nèi)應(yīng)力單元的俯視圖；圖3為圖1所提供的內(nèi)應(yīng)力單元鑄造成抗沖擊反應(yīng)單元后的側(cè)視圖；圖4為圖3所提供的抗沖擊反應(yīng)單元的俯視圖；圖5為本發(fā)明所提供的內(nèi)應(yīng)力單元另一種具體實(shí)施方式的側(cè)視圖；圖6為圖5所提供的內(nèi)應(yīng)力單元鑄造成抗沖擊反應(yīng)單元后的側(cè)視圖。

一種具體的實(shí)施方式中，本發(fā)明提了一種抗沖擊反應(yīng)單元，包括彈性件11和桿件12，變形后的彈性件11的兩端分別與桿件12的兩端連接，形成內(nèi)應(yīng)力單元1，內(nèi)應(yīng)力單元1二次鑄形形成抗沖擊反應(yīng)單元2。

彈性件11的變形為彈性變形，變形后其兩端分別與桿件12的兩端連接，彈性件11內(nèi)部存在彈性預(yù)應(yīng)力，形成內(nèi)應(yīng)力單元1。內(nèi)應(yīng)力單元1二次鑄形時，金屬液在凝固過程中，會產(chǎn)生收縮，后成型材料凝固后對內(nèi)應(yīng)力單元1形成了與桿件12拉緊方向一致的凝固應(yīng)力，進(jìn)一步強(qiáng)化了內(nèi)應(yīng)力單元1的預(yù)應(yīng)力。

對內(nèi)存彈性預(yù)應(yīng)力的內(nèi)應(yīng)力單元1進(jìn)行二次鑄形時，在冷卻凝固過程中由于材料的收縮率不同，先后成型的結(jié)構(gòu)之間會形成一個與已預(yù)存的彈性預(yù)應(yīng)力方向相同的新的應(yīng)力并保留在其中。該彈性件11始終為固態(tài)，其中桿件12初始為固態(tài)，二次鑄形過程其表面會有部分融化后再凝固；后成型材料在二次鑄形過程，以液態(tài)參與再凝固成型。

后成型材料凝固過程中，由液相轉(zhuǎn)為固相，發(fā)生體收縮，其縮率遠(yuǎn)大于彈性件11在固態(tài)時的熱脹冷縮率。因此，后成型材料凝固后對彈性件11形成與桿件12拉緊方向一致的凝固應(yīng)力差，強(qiáng)化了彈性件11在A方向的彈性內(nèi)預(yù)應(yīng)力，如附圖1至圖4所示，圖中的A和B均為彈性內(nèi)應(yīng)力的方向。

后成型材料和桿件12的強(qiáng)度極限、屈服極限小于彈性件11的強(qiáng)度極限。屈服極限時，在外部沖擊載荷作用于彈性件11時，彈性件11的內(nèi)存彈性預(yù)應(yīng)力將釋放。應(yīng)力釋放過程即破壞了后成型材料和桿件12的束縛，同時釋放更多應(yīng)力抵抗沖擊載荷，弱化沖擊載荷的動能。

預(yù)存彈性內(nèi)應(yīng)力的內(nèi)應(yīng)力單元1，在二次鑄形過程中進(jìn)一步強(qiáng)化了彈性內(nèi)應(yīng)力，在外部沖擊載荷作用下可釋放內(nèi)應(yīng)力抵抗沖擊載荷、改變沖擊載荷的方向和能量。該抗沖擊反應(yīng)單元巧妙的使其自身內(nèi)部保留較多的內(nèi)應(yīng)力，然后利用內(nèi)應(yīng)力抵抗沖擊載荷，弱化沖擊載荷的動能。

具體的實(shí)施方式中，彈性件11在水平方向和豎直方向均產(chǎn)生變形，然后與桿件12連接。

彈性件11在兩個方向產(chǎn)生變形，在外部沖擊載荷作用下，內(nèi)存的彈性應(yīng)力會在兩個方向釋放，與沖擊載荷對抗的過程中，能夠同時改變沖擊載荷的能量和方向。

彈性件11的變形方式可以有多種，可以是彎曲變形，扭轉(zhuǎn)變形等形式，其他能夠預(yù)存彈性內(nèi)應(yīng)力的變形方式均可以在本申請中應(yīng)用。

進(jìn)一步具體的實(shí)施方式中，在內(nèi)應(yīng)力單元1中，彈性件11俯視呈S型，側(cè)視呈弓型。

當(dāng)彈性件11俯視為“S”形，側(cè)視呈弓形時，在外部沖擊載荷作用下的內(nèi)存彈性應(yīng)力會在二個方向釋放，一個是弓形方向，如圖1和圖3中的A方向，另一個在扭曲方向，如圖2和圖4中的B方向，同時在兩個方向上干擾沖擊載荷，使對沖擊載荷的能量和方向的改變同時發(fā)生。

第一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，彈性件11的弓型的中部呈C形。

弓型的中部呈C形彎曲，便于從兩端拉伸，然后與桿件12鎖定，拉緊彈性件，使內(nèi)應(yīng)力單元1內(nèi)部保存較多的內(nèi)應(yīng)力。

請參考圖7和圖8，圖7為本發(fā)明所提供的內(nèi)應(yīng)力單元第三種具體實(shí)施方式的側(cè)視圖；圖8為圖7中C處的局部放大示意圖。

第二種優(yōu)選的實(shí)施方式中，彈性件11的中部設(shè)有第一通孔，其一端從第一通孔穿過，在弓型的中部回轉(zhuǎn)形成O形。

弓型的一端穿過中部的第一通孔并回轉(zhuǎn)成O型，形成了穿越式回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)后的兩端具有遠(yuǎn)離桿件12的趨勢，與桿件12連接后，內(nèi)應(yīng)力單元1內(nèi)部保存的內(nèi)應(yīng)力較多。如圖5和圖6所示。

結(jié)構(gòu)的幾何形態(tài)具有預(yù)先存在的彎曲區(qū)域，在結(jié)構(gòu)承載彈性變形載荷時，對材料的拉伸與擠壓應(yīng)力首先并主要作用于這一區(qū)域，并且承載彈性彎曲過程的拉伸與擠壓應(yīng)力在該區(qū)域均分解為切線方向和法向方向。

進(jìn)一步具體的實(shí)施方式中，O形與桿件12處于同一平面的位置設(shè)有兩個第二通孔，桿件12穿過兩個第二通孔。

桿件12的位置水平時，該結(jié)構(gòu)將穿越式回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)部發(fā)生應(yīng)變的主要區(qū)域控制在以水平線為中心上下夾角45度到60度之間。在外部沖擊載荷的作用下，第二通孔可以對桿件12施加剪切力。

進(jìn)一步的，第二通孔的孔周設(shè)有凹槽。如圖8所示。

該穿越式回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)部發(fā)生應(yīng)變的主要區(qū)域在以水平線為中心上下夾角45度到60度之間，此區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)剛性相對較弱，凹槽使得回轉(zhuǎn)部的這個區(qū)域環(huán)壁的截面積漸變小、或者逐漸減薄或者逐漸變窄，使應(yīng)變循序漸進(jìn)地均勻分布。

上述各具體的實(shí)施方式中，桿件12為螺紋桿。

桿件12對變形后的彈性件11進(jìn)行鎖定，使其內(nèi)部預(yù)存一定的彈性內(nèi)應(yīng)力，桿件12可以為螺紋桿，彈性件11與桿件連接的端部設(shè)有通孔，桿件12穿過通孔后，與螺母配合，如圖1所示。

進(jìn)一步具體的實(shí)施方式中，螺紋桿兩端的螺紋的旋向相反。

桿件12兩端的螺紋的旋向相反，桿件12為正反雙向螺紋桿，彈性件11與桿件12配合的孔為螺紋孔，這樣，桿件12的兩端分別與兩個螺紋孔配合時，只需往一個方向旋轉(zhuǎn)桿件12，就可以同時完成兩端的螺紋連接。

當(dāng)然，桿件12還可以采用其他方式與彈性件11進(jìn)行連接。

上述各具體的實(shí)施方式中，內(nèi)應(yīng)力單元1的材質(zhì)的熔點(diǎn)大于二次鑄造時使用的金屬的熔點(diǎn)。

內(nèi)應(yīng)力單元1的材質(zhì)的熔點(diǎn)大于二次鑄造時使用的金屬的熔點(diǎn)，相當(dāng)于在一種固態(tài)金屬結(jié)構(gòu)上澆注另外一種熔點(diǎn)低于前述固態(tài)金屬的金屬液，在冷卻凝固過程中由于材料的收縮率不同，先后成型的結(jié)構(gòu)之間會形成一個與原方向相同的新的應(yīng)力并保留在其中。

該過程彈性件11始終為固態(tài)，桿件12初始為固態(tài)，二次鑄形過程其表面會有部分融化后再凝固；后成型材料在二次鑄形過程，以液態(tài)參與再凝固成型。

例如：彈性件11為17-4pH，桿件12為鋁合金桿，后成型材料為鑄造鋁合金。

請參考圖7，圖7為本發(fā)明所提供的一種具體實(shí)施方式的側(cè)視圖。

除了上述裝置，發(fā)明還提供了一種抗沖擊反應(yīng)裝置，所述抗沖擊反應(yīng)裝置由上述各實(shí)施例所述的抗沖擊反應(yīng)單元2排列組合而成。

抗沖擊反應(yīng)單元2具有上述技術(shù)效果，故抗沖擊反應(yīng)裝置也具有相應(yīng)的技術(shù)效果。

抗沖擊反應(yīng)單元2的內(nèi)應(yīng)力具有一定的方向，多個抗沖擊反應(yīng)單元2排列組合過程中，使預(yù)存彈性內(nèi)應(yīng)力按預(yù)存方向疊加。

抗沖擊反應(yīng)裝置借鑒了烏龜殼甲片分部與集成的抗擠壓模式，由多個抗沖擊反應(yīng)單元2以鑄造方式，排列組合鑲嵌在抗沖擊反應(yīng)裝置的基體的表面，如圖7所示，各抗沖擊反應(yīng)單元2的具體幾何尺寸根據(jù)工程實(shí)際應(yīng)用情況變化組合。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。