力学季刊

作者：万世雯, 张琦炜, 徐鉴

关键词：MSC折纸结构；刚性折痕；弹性折痕；虚拟折痕；双稳态

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<br> 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．<br>

来源：2021年第3期

《力学季刊》期刊编辑部

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