Advanced Science:折纸结构的设计方法、工具与工程应用

折纸作为历史悠久的艺术源自于中国,近期人们开始将折纸作为数学问题进行系统研究,分析满足目标需求的折痕所具备的数学性质,并进一步延伸到折纸工程结构的研究。折纸因具备结构合理性和形状可变性得到广泛的研究与应用。系统梳理折纸结构的研究现状,明确研究方向对折纸技术的发展是十分重要的。

东南大学蔡建国教授团队近日在Advanced Science上系统梳理了近年已报道的工程折纸结构研究。

作者们首先介绍了折纸结构的历史与数学背景;然后,基于折纸结构的可展、多尺度、自驱动、可重构和可调节等特性重点对比分析了折纸结构在生物医疗、建筑、机器人、空间结构、仿生工程和超材料等领域的应用;其次,总结了现有折纸结构的直接设计与逆向设计方法,并对现有的设计工具进行对比分析,且从制造工艺角度讨论了折纸结构设计的约束条件;最后,作者们讨论了现有折纸结构研究存在的问题与挑战,包含弹性折叠、曲线折叠、新材料设计、通用的设计流程与工具、厚度的修正策略与驱动控制设计等。

作者简介

Meloni Marco,东南大学土木工程学院博士生,导师为蔡建国教授。研究领域包含折纸型自适应结构和智能幕墙结构。

蔡建国,东南大学青年首席教授,博士生导师。课题组研究方向为折纸结构、可展与折叠结构,力学超材料与3D打印技术,已发表SCI论文70余篇。

论文信息:

Engineering Origami: A Comprehensive Review of Recent Applications, Design Methods, and Tools

Marco Meloni, Jianguo Cai*, Qian Zhang, Daniel Sang-Hoon Lee, Meng Li, Ruijun Ma, Teo Emilov Parashkevov, Jian Feng

Advanced Science

DOI: 10.1002/advs.202000636

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202000636

AS

《先进科学》(Advanced Science)Wiley旗下创刊于2014年的优质开源期刊,发表材料科学、物理化学、生物医药、工程等各领域的创新成果与前沿进展。期刊为致力于最大程度地向公众传播科研成果,所有文章均可免费获取。最新影响因子为15.840,中科院2020年SCI期刊分区材料科学大类Q1区、工程技术大类Q1区。