基於摺紙元素的可展開結構形態與性能研究

《基於摺紙元素的可展開結構形態與性能研究》是2021年科學出版社出版的圖書，作者是蔡建國，李萌，馮健。

基本介紹

• 中文名：基於摺紙元素的可展開結構形態與性能研究
• 作者：蔡建國，李萌，馮健
• 出版社：科學出版社
• 出版時間：2021年3月
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787030677174

內容簡介

本書結合摺紙的藝術背景和數理基礎，根據作者科研團隊近年來在摺紙理論、可展開結構等領域的研究進展，汲取國內外相關學科的**研究成果，介紹了基於摺紙元素的可展開結構在形態與性能方面的理論基礎、設計方法和工程套用。主要內容包括基於平面連桿機構的摺疊板開合屋蓋結構，基於球面連桿機構的摺疊板結構，基於Miura摺紙的徑向展開結構，基於Miura摺紙、六摺痕摺紙的柱面殼結構，基於摺紙元素的曲面頂篷結構，基於摺紙理論的摺疊板殼結構展開動力學分析和仿真方法、摺紙方法在緩衝吸能領域的套用及其仿真建模分析方法等。

圖書目錄

前言

第1章　摺紙的起源與數理基礎1

1.1　摺紙的起源1

1.2　現代摺紙藝術之父吉澤章3

1.2.1　吉澤章生平3

1.2.2　吉澤章摺紙語言4

1.3　摺紙的數理基礎5

1.3.1　摺紙公理6

1.3.2　平面可摺疊條件8

1.3.3　剛性摺疊的概念9

1.4　基本單元的概念9

1.5　多面體展開與摺疊方法11

1.5.1　多面體展開11

1.5.2　摺疊方法12

參考文獻13

第2章　經典摺紙單元及其工程套用14

2.1　經典摺紙單元14

2.1.1　四摺痕摺紙單元14

2.1.2　六摺痕摺紙單元19

2.1.3　組合摺痕摺紙單元26

2.2　工程套用27

2.2.1　材料科學領域的套用27

2.2.2　航空航天領域的套用28

2.2.3　電子與機械領域的套用31

2.2.4　能量吸收與耗散領域的套用36

2.2.5　生物醫學領域的套用40

2.2.6　建築與結構工程領域的套用42

2.2.7　光學領域的套用47

2.2.8　聲學領域的套用49

2.2.9　流行文化領域的套用49

參考文獻51

第3章　基於平面四連桿機構摺疊板開合屋蓋體系研究54

3.1　基於柱鉸的摺疊板殼體系55

3.1.1　概念分析55

3.1.2　幾何分析56

3.2　基於滾動鉸的摺疊板殼體系的設計58

3.2.1　概念分析58

3.2.2　滾動鉸連線的平面四連桿機構61

3.2.3　自由度分析62

3.2.4　運動過程模擬63

3.3　基於滾動鉸的摺疊板殼體系的幾何分析64

3.3.1　閉合方程64

3.3.2　具有相等連桿長度的平面四連桿機構65

3.3.3　具有不等連桿長度的平面四連桿機構66

3.4　本章小結68

參考文獻69

第4章　基於球面四連桿機構摺疊板結構的幾何與模型試驗研究71

4.1　理論基礎71

4.1.1　閉合方程71

4.1.2　幾何分析73

4.2　滾動鉸連線的球面機構分析78

4.2.1　球面四連桿機構78

4.2.2　開合屋蓋體系81

4.3　模型製作83

4.3.1　不考慮連線方式的模型製作83

4.3.2　滾動節點連線的模型製作85

4.4　本章小結88

參考文獻88

第5章　基於Miura摺紙模型的徑向展開結構研究90

5.1　Miura摺紙模型的仿生學意義91

5.2　平面徑向展開體系92

5.2.1　向內組合體系92

5.2.2　向外組合體系96

5.3　空間徑向展開體系97

5.3.1　幾何分析97

5.3.2　幾何設計97

5.4　剛性可動性判斷106

5.4.1　平面正交向內組合體系106

5.4.2　平面斜交向內組合體系107

5.4.3　空間正交向內組合體系110

5.4.4　空間斜交向內組合體系112

5.4.5　向外組合體系113

5.5　本章小結114

參考文獻115

第6章　基於改進Miura摺紙模型的柱面殼結構研究116

6.1　改進Miura摺紙模型117

6.1.1　變角度Miura摺紙模型117

6.1.2　變長度Miura摺紙模型118

6.2　Miura摺紙單元幾何關係分析120

6.2.1　幾何描述120

6.2.2　Miura摺紙模型的角度關係121

6.3　變角度Miura摺紙模型幾何分析125

6.3.1　公式推導125

6.3.2　基本模型幾何分析129

6.3.3　參數分析132

6.4　變長度Miura摺紙模型幾何分析135

6.4.1　公式推導135

6.4.2　基本模型幾何分析140

6.4.3　參數分析143

6.5　本章小結148

參考文獻149

第7章　基於六摺痕單元柱面殼結構研究150

7.1　經典六摺痕單元的幾何設計150

7.1.1　幾何描述150

7.1.2　頂角的投影分析151

7.2　柱面殼結構的幾何分析152

7.2.1　幾何構成152

7.2.2　幾何設計153

7.2.3　參數分析156

7.2.4　運動界線160

7.3　基於不規則六摺痕單元柱面殼結構的幾何設計162

7.4　自由度分析165

7.5　本章小結167

參考文獻168

第8章　摺紙型曲面頂篷結構研究169

8.1　建築頂篷結構設計方案169

8.2　基於變角度Miura摺紙單元的旋轉曲面設計170

8.2.1　旋轉曲面的幾何設計170

8.2.2　旋轉曲面幾何參數分析172

8.3　頂篷曲面幾何設計175

8.3.1　雙曲面構型設計175

8.3.2　幾何相容性研究177

8.4　本章小結178

參考文獻179

第9章　摺疊板殼結構展開動力學分析方法研究180

9.1　動力學普遍方程180

9.2　**類拉格朗日方程181

9.3　基本板單元幾何描述183

9.4　質量矩陣187

9.5　微分方程組的求解189

9.6　程式編制193

9.7　算例分析195

9.8　本章小結200

參考文獻201

第10章　摺疊板殼結構動力學數值仿真分析202

10.1　剛性可展的判定條件202

10.2　變角度Miura模型動力學仿真分析205

10.3　本章小結209

參考文獻210

第11章　摺紙方法在緩衝吸能領域的套用211

11.1　緩衝裝置分類及套用211

11.2　金屬蜂窩緩衝裝置緩衝特性213

11.3　預摺疊蜂窩結構設計215

11.4　預摺疊蜂窩結構力學分析219

11.5　預摺疊蜂窩結構耐撞性設計226

11.6　本章小結235

參考文獻235

第12章　預摺疊蜂窩結構衝擊仿真建模與分析236

12.1　仿真建模236

12.2　格線劃分與邊界條件載入243

12.3　設定仿真分析參數248

12.4　分析求解及後處理249

12.5　本章小結251