扭转耦合的折纸蜂窝超材料与机构
应用物理
2017-07-13 v1
摘要
通过折叠和切割操纵薄片提供了设计具有新颖力学性能结构的机会，并通过材料弹性结合由折叠拓扑施加的轨迹来规定复杂的力 - 位移关系。我们研究了受压时旋转的蜂窝状折纸（我们称之为 Flexigami）的力学机制；在等效闭合单元中添加对角切口允许其可逆坍塌，而不会在其面板中产生显著的拉伸应变。通过有限元建模和实验，我们展示了 Flexigami 的力学如何由面板和铰链的耦合刚度所支配，并设计了 Flexigami 以实现从平滑单稳态到尖锐双稳态的可逆力响应。随后，我们展示了利用 Flexigami 构建具有多稳态行为的层合板、旋转 - 线性吊臂致动器以及具有激活铰链的自展开单元。先进的数字制造方法可使 Flexigami 及其他共享其基本原理的超材料在实际中得到应用，例如变形结构、软体机器人和医疗设备。
引用
@article{arxiv.1707.03673,
title = {Twist Coupled Kirigami Cellular Metamaterials and Mechanisms},
author = {Nigamaa Nayakanti and Sameh H. Tawfick and A. John Hart},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.03673},
year = {2017}
}
备注
32 pages long (includes supplementary information), 5 figures in the main text, 4 figures in SI