具有形状锁定的三维构筑材料的拓扑可变与体素变形
材料科学
2023-10-24 v1
摘要
三维结构的变形适用于 i) 未来用于定制材料特性的可调材料设计，以及 ii) 在二维平面上制造三维结构的先进制造工具。然而，目前尚无针对拓扑可变与体素变形或带形状锁定的变形的逆向设计方法，这限制了实际的工程应用。在本研究中，我们构建了一种用于拓扑可变与体素变形的三维构筑材料的通用逆向设计方法，其形状在变形状态下可锁定，这有助于未来的可调材料、设计与先进制造。通过将双稳态单元胞进行体素映射到任意三维变形目标几何，并结合运动学与动力学修正，可生成可平折且具形状锁定的体素变形结构。本研究提出了一种用于三维超材料变形的通用逆向设计方法，可用于带形状锁定的结构应用。拓扑可变变形使得在二维平面上制造体素结构成为可能，与传统的三维打印相比可节省大量能源与材料。体素变形可在不限制基材选择的情况下，通过可调物理特性显著扩展设计空间。
引用
@article{arxiv.2310.14220,
title = {Topologically Variable and Volumetric Morphing of 3D Architected Materials with Shape Locking},
author = {Kai Xiao and Yuhao Wang and Chao Song and Bihui Zou and Zihe Liang and Heeseung Han and Yilin Du and Hanqing Jiang and Jaehyung Ju},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.14220},
year = {2023}
}