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MSC折纸结构设计及其双稳态解析与实验
被引量：
3
1
作者
万世雯
张琦炜
徐鉴
《力学季刊》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期429-437,共9页
折纸是一门古老艺术,其本质是将平面材料沿着事先设计好的折痕进行折叠,进而形成一个复杂的三维结构.柔性折纸结构是实现三维结构轻量化的重要途径.因此,解析折纸结构几何特性和力学性质十分必要.本文以MSC(Magic Spiral Cube)为研究对...
折纸是一门古老艺术,其本质是将平面材料沿着事先设计好的折痕进行折叠,进而形成一个复杂的三维结构.柔性折纸结构是实现三维结构轻量化的重要途径.因此,解析折纸结构几何特性和力学性质十分必要.本文以MSC(Magic Spiral Cube)为研究对象,通过实际折痕和虚拟折痕的方法,建立了该结构的几何模型,确定了实现完全展开和完全折叠对刚性面和可变形面的设计条件,在虚拟折痕上引入了扭转刚度,证明了该扭转刚度与柔性面变形的等效性,从而得到了MSC折纸结构的弹性势能,得到了使结构变形的力与位移本构.通过力学特性分析,发现了MSC折纸结构具有双稳态特性,这种特性是由面内变形诱发的,与虚拟折痕刚度与弹性折痕刚度的比值有直接的关系.最后,我们对MSC折纸结构进行设计和制备,通过实验,验证了理论模型的准确性.本文的研究结果不仅进一步加深了我们对于MSC折纸结构力学特性的认识,同时也为其工程应用提供理论基础.
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关键词
msc
折纸
结构
刚性折痕
弹性折痕
虚拟折痕
双稳态
下载PDF
职称材料
三单元同构/异构MSC串联折纸结构的实验分析
2
作者
万世雯
张琦炜
+1 位作者
方虹斌
徐鉴
《华中科技大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期26-33,共8页
为了探究多单元同构/异构折纸超材料非常规的几何与力学特性,设计并制作了三单元同构/异构(MSC)串联折纸结构并进行拉伸实验,得到结构力-位移曲线.通过离散积分获得结构势能-位移曲线,通过中心差分获得刚度-位移曲线.对三种曲线进行多...
为了探究多单元同构/异构折纸超材料非常规的几何与力学特性,设计并制作了三单元同构/异构(MSC)串联折纸结构并进行拉伸实验,得到结构力-位移曲线.通过离散积分获得结构势能-位移曲线,通过中心差分获得刚度-位移曲线.对三种曲线进行多项式拟合,给出本构模型的近似解析表达式.结果表明:三单元异构MSC串联折纸超材料的单元遵循刚度小先变形原则,并且展开过程中存在四个稳定构型;三单元异构结构的构型切换拥有可编程性;当结构中存在同构单元时同构单元变形顺序存在一定随机性;折纸超材料本构近似解显示出强非线性,拥有刚度可变的特点.研究结果不仅可以为该结构在工业方面的应用提供设计依据,而且还可以将结果推广到拥有任意同构/异构单元数量的串联折纸超材料,推动多单元折纸超材料研究领域的发展.
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关键词
柔性
折纸
结构
折纸
超材料
三单元同构/异构(
msc
)串联
折纸
结构
多稳态
力学性能
原文传递
题名
MSC折纸结构设计及其双稳态解析与实验
被引量：
3
1
作者
万世雯
张琦炜
徐鉴
机构
同济大学航空航天与力学学院
出处
《力学季刊》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期429-437,共9页
基金
国家自然科学基金重点项目(11932015)。
文摘
折纸是一门古老艺术,其本质是将平面材料沿着事先设计好的折痕进行折叠,进而形成一个复杂的三维结构.柔性折纸结构是实现三维结构轻量化的重要途径.因此,解析折纸结构几何特性和力学性质十分必要.本文以MSC(Magic Spiral Cube)为研究对象,通过实际折痕和虚拟折痕的方法,建立了该结构的几何模型,确定了实现完全展开和完全折叠对刚性面和可变形面的设计条件,在虚拟折痕上引入了扭转刚度,证明了该扭转刚度与柔性面变形的等效性,从而得到了MSC折纸结构的弹性势能,得到了使结构变形的力与位移本构.通过力学特性分析,发现了MSC折纸结构具有双稳态特性,这种特性是由面内变形诱发的,与虚拟折痕刚度与弹性折痕刚度的比值有直接的关系.最后,我们对MSC折纸结构进行设计和制备,通过实验,验证了理论模型的准确性.本文的研究结果不仅进一步加深了我们对于MSC折纸结构力学特性的认识,同时也为其工程应用提供理论基础.
关键词
msc
折纸
结构
刚性折痕
弹性折痕
虚拟折痕
双稳态
Keywords
msc
origami structure
rigid crease
elastic crease
virtual crease
bistability
分类号
TB34 [一般工业技术—材料科学与工程]
下载PDF
职称材料
题名
三单元同构/异构MSC串联折纸结构的实验分析
2
作者
万世雯
张琦炜
方虹斌
徐鉴
机构
同济大学航空航天与力学学院
复旦大学智能机器人研究院
出处
《华中科技大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期26-33,共8页
基金
国家自然科学基金重点研究项目(11932015)。
文摘
为了探究多单元同构/异构折纸超材料非常规的几何与力学特性,设计并制作了三单元同构/异构(MSC)串联折纸结构并进行拉伸实验,得到结构力-位移曲线.通过离散积分获得结构势能-位移曲线,通过中心差分获得刚度-位移曲线.对三种曲线进行多项式拟合,给出本构模型的近似解析表达式.结果表明:三单元异构MSC串联折纸超材料的单元遵循刚度小先变形原则,并且展开过程中存在四个稳定构型;三单元异构结构的构型切换拥有可编程性;当结构中存在同构单元时同构单元变形顺序存在一定随机性;折纸超材料本构近似解显示出强非线性,拥有刚度可变的特点.研究结果不仅可以为该结构在工业方面的应用提供设计依据,而且还可以将结果推广到拥有任意同构/异构单元数量的串联折纸超材料,推动多单元折纸超材料研究领域的发展.
关键词
柔性
折纸
结构
折纸
超材料
三单元同构/异构(
msc
)串联
折纸
结构
多稳态
力学性能
Keywords
flexible origami structure
origami metamaterial
magic spiral cube(
msc
)series origami structure
multistability
mechanical property
分类号
TU311 [建筑科学—结构工程]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
MSC折纸结构设计及其双稳态解析与实验
万世雯
张琦炜
徐鉴
《力学季刊》
CAS
CSCD
北大核心
2021
3
下载PDF
职称材料
2
三单元同构/异构MSC串联折纸结构的实验分析
万世雯
张琦炜
方虹斌
徐鉴
《华中科技大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
原文传递
已选择
0
条
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引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
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