紧密编织智能织物的逆向设计

我们提出了一个用于逆向设计由非均匀收缩纱线构成的智能编织织物的几何框架。足够紧密的编织结构对材料变形施加了强局部准则，并将局部几何简化为单一标量自由度。通过针对每种特定材料系统的简单校准（可通过力学实验或数值模拟实现），即可控制该自由度。这种简化使我们能够通过求解一个非线性双曲偏微分方程，逆向设计一种在驱动时能贴合任意目标几何形状的编织智能织物。我们通过推导特定目标几何形状所需的纱线级驱动来验证该方法。我们给出了对称形状的精确解析解，以及适用于任意自由曲面的数值优化方法。这些结果证实了我们的框架在实现可编程、复杂三维成形方面的实用性。