仿生蜻蜓脉膜折纸结构的压缩性能研究
Compression performance of a bionic origami structure based on the vein and membrane of dragonflies作者机构：中国石油大学(华东)机电工程学院青岛266580
出 版 物：《中国科学：技术科学》 (Scientia Sinica(Technologica))
年 卷 期：2024年第54卷第4期
页 面：678-689页
核心收录：
学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 0836[工学-生物工程]
基 金：国家自然科学基金(批准号:51975586)资助项目。
摘 要：折纸结构具有折叠诱发的独特力学特性,在机器人、航空航天、材料科学等诸多工程领域有广泛的应用前景.基于膜结构设计的Kresling折纸承载能力小、折叠路径不稳定的不足,本研究利用蜻蜓脉膜的刚柔耦合结构进行仿生设计.以软质硅胶为膜、硬质树脂内嵌为脉,形成柔性软膜与刚性内嵌互相包被的二级刚柔耦合类Kresling折纸结构.该折纸结构具有变刚度特性,有优异的折叠特性和较高的折叠比.准静态压缩试验结果表明,有内嵌折纸结构折叠路径单一稳定,轴向压缩量与层间转角呈现单自由度结构的特征.相对于无内嵌折纸结构,刚性内嵌限制了峰折折痕的屈曲,可显著提升其力学性能,其中n=4的构型中有内嵌结构支反力极大值提高了60.87%.同时,其支反力具有迟滞性,折纸结构具有稳定的滞回耗能特性,在1000次加载-回复循环后仅下降3.60%,未发生显著降低.
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