具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1～图4所示，本实施例的一种具有负泊松比的吸能超结构单体1，包括四角星支撑结构1-1以及连接在所述四角星支撑结构1-1四周的四个屈曲变形结构1-2，所述四角星支撑结构1-1包括四条具有内凹空间的收纳边，每条所述收纳边对应连接有一个所述屈曲变形结构1-2；每个所述屈曲变形结构1-2包括一对直角三角形结构1-4，每对直角三角形结构1-4的锐角角位通过连接区域1-3进行连接，每对直角三角形结构1-4剩余的两个锐角角位分别通过连接区域1-3与四角星支撑结构1-1的一条收纳边的两端角通过连接区域1-3进行连接。

整个吸能超结构单体采用一种塑性材料制成，四角星支撑结构1-1相对较厚，相对屈曲变形结构具有一定刚性。所述连接区域1-3部分较准刚体部分较薄，故在外力的作用下可发生弹性变形。

如图2和图3所示，本实施例的所述四角星支撑结构1-1的内凹空间呈V型结构或圆弧形结构，不论是V型结构或是圆弧形结构，都能够将屈曲变形结构变形后进行收纳。采用V型结构或圆弧形结构均能将变形合拢后的一对直角三角形结构进行收纳。

如图2和图3所示，相互连接的一对直角三角形结构1-4的锐角角位角度为β，该对直角三角形结构1-4与四角星支撑结构1-4连接的锐角角位角度为α，α＜β。

本实施例的一个优选方案为，2α＝β。通过对角度进行限制，形态更加稳定。

如图2和图3所示，图2为屈曲结构的初始形态，图3为屈曲结构变形后的形态。本实施例的所述四角星支撑结构1-1内凹空间的角度为γ，γ＝2β。合拢后的四角星支撑结构与直角三角形结构之间的配合更加稳定紧密。

本实施例的吸能超结构单体由准刚体固定部分和三角形屈曲变形部分组成，准刚体固定部分即为四角星支撑结构，三角形屈曲变形部分即为屈曲变形结构1-2。

本实施例的吸能超结构单体为平面式负泊松比吸能超结构，可吸收冲击带来的能量；通过调节系统参数可实现不同的吸能效果，具有可自恢复的单稳态吸能，具有更高吸能效果的双稳态吸能；可实现负泊松比，用于结构变形。

实施例2

如图1～图4所示，本实施例的一种具有负泊松比的吸能超结构，包括多个所述的吸能超结构单体1，多个所述吸能超结构单体1的直角三角形结构1-4相互连接，其中一个吸能超结构单体1的一对直角三角形结构1-4的直角角位与相邻吸能超结构单体1的一对直角三角形结构1-4的直角角位通过连接区域1-3对应连接，使这两对直角三角形结构1-4的直角边合围成一类四边形结构。

所述连接区域1-3部分较准刚体部分较薄，故在外力的作用下可发生弹性变形。

本实施例的具有负泊松比的吸能超结构由吸能超结构单体在x，y方向重复交叉排列组成。其整体为连续体，可用3D打印技术进行加工。

相邻两个吸能超结构单体1连接后，可以通过直角三角形结构以及连接区域进行变形与吸能，相连接的两对直角三角形结构形成一整体形状为中间有类四边形结构贯通孔的“X”型结构，可以通过调节内部角度、尺寸等参数实现双稳态和单稳态。

本实施例的吸能超结构为平面式负泊松比吸能超结构，其吸能及变形工作原理如下：如图1所示，在平面式负泊松比吸能超结构上方的准刚体固定部分即部分四角星支撑结构1-1施加均布力，在外力的作用下，吸能超结构单体1中的屈曲变形结构1-2产生变形，变形过程中会因“突跳”现象产生残余振动，残余振动会因阻尼的影响逐渐耗散掉，此时结构就会产生吸能的功效。如图4所示，当所有的吸能超结构单体1中的屈曲变形结构1-2完成变形后，其x，y方向上的尺寸相较于未变形前均减小，实现了二维负泊松比的功能。

本实施例的吸能超结构，可吸收冲击带来的能量；通过调节系统参数可实现不同的吸能效果，具有可自恢复的单稳态吸能，具有更高吸能效果的双稳态吸能；可实现负泊松比，用于结构变形。

实施例3

如图5～图11所示，本实施例的一种具有负泊松比的三维吸能超结构单体，包括两个所述的吸能超结构单体1，两个所述吸能超结构单体1的四角星支撑结构1-1垂直交叉布置且固定连接。

如图7～图9所示，交叉连接的两个四角星支撑结构1-1的交叉位置设有立体连接件2-1。有利于为三维吸能超结构提供稳定的结构支撑。

如图7～图11所示，所述三维吸能超结构单体中，所述四角星支撑结构1-1为一体结构或为分体结构，所述四角星支撑结构1-1为一体结构时，交叉连接的四角星支撑结构1-1以及中间形成的立体连接件2-1均为一体设置。所述四角星支撑结构1-1为分体结构时，所述四角星支撑结构1-1包括四个沿对角切割形成的类三角形结构2-3，相互交叉布置的四角星支撑结构1-1共形成了8个类三角形结构2-3，类三角形结构2-3实际上就是其中有一个三角形边为收纳边的结构。所述立体连接件2-1为三个连接柱相互垂直交叉连接形成的立体十字架，8个类三角形结构2-3分别对应固定在立体十字交叉柱的直角连接边上。可以采用三维打印机打印一体式的三维吸能超结构单体，结构紧凑稳定；也可以采用组装的方式组装成三维吸能超结构单体，方便组装。

所述四角星支撑结构1-1为分体结构时，所采用的类三角形结构2-3可以包括直角框架2-2以及类三角形支撑板，将直角框架2-2的两端分别通过连接区域1-3与对应的一对直角三角形结构1-4进行连接，然后再将类三角形支撑板设置在直角框架2-2的内侧，使直角框架2-2与类三角形支撑板一起构成所述类三角形结构2-3。可在直角框架2-2的两条直角边上分别设置螺钉孔2-4，直角框架2-2的两条直角边分别通过螺钉孔2-4与类三角形支撑板的两个直角边进行固定连接。

本实施例的三维吸能超结构单体，可从不同方向吸收冲击带来的能量；通过调节系统参数可实现不同的吸能效果，具有可自恢复的单稳态吸能，具有更高吸能效果的双稳态吸能；可实现负泊松比，用于结构变形。

实施例4

如图6和图7所示，本实施例的一种具有负泊松比的三维吸能超结构，包括多个所述的三维吸能超结构单体，多个所述三维吸能超结构单体分别沿X向和Y向依次排布并相互连接，其中一个吸能超结构单体的一对直角三角形结构的直角角位与相邻吸能超结构单体的一对直角三角形结构的直角角位通过连接区域对应连接，使这两对直角三角形结构的直角边合围成一类四边形结构。

本实施例的所述三维吸能超结构由的三维吸能超结构单体在x，y，z方向重复交叉排列组成。三维立体吸能超结构的吸能以及变形工作原理为：如图5、图6所示，在三维立体式负泊松比吸能超结构上方的屈曲结构2-2的直角框架2-2的上方施加均布力，在外力作用下三维吸能超结构单体中的屈曲变形结构1-2产生变形，变形过程中会因“突跳”现象产生残余振动，残余振动会因阻尼的影响逐渐耗散掉，此时结构就会产生吸能的功效。类似于图4，当所有的屈曲变形结构中的屈曲变形结构1-2完成变形后，其x，y，z方向上的尺寸相较于为变形前均减小，实现了三维负泊松比的功能。

本实施例的三维吸能超结构，可从不同方向吸收冲击带来的能量；通过调节系统参数可实现不同的吸能效果，具有可自恢复的单稳态吸能，具有更高吸能效果的双稳态吸能；可实现负泊松比，用于结构变形。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。