电热折纸系统的快速多物理场仿真

电热驱动折纸为创建具有先进变形与功能能力的三维系统提供了一种新方法。然而，由于电热驱动与大幅折叠变形高度相互依赖，目前难以对此类系统的多物理场行为进行仿真。本工作中，我们引入一种面向电热驱动折纸系统的快速多物理场仿真框架，可同时捕捉：热-力耦合驱动、面板间接触、热传递、大变形折叠，以及施加于折纸上的其他复杂载荷。与有限元模型的对比验证了所提框架在仿真具有不同系统几何、材料及周围环境的折纸热传递方面的有效性。针对物理电热微折纸的折叠行为仿真验证进一步证明了该模型的有效性。我们给出了更复杂折纸图案的仿真以及一个折纸优化案例研究作为应用示例，以展示模型的能力与效率。该框架为活性折纸系统的分析、设计、控制与优化提供了一种新颖的仿真工具，拓展了可行形状变形与功能能力的边界。