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《自然》論文:折紙充氣結構設計或促大型工程學應用

《自然》論文:折紙充氣結構設計或促大型工程學應用

2021年04月22日 14:03 來源:中國新聞網參與互動參與互動

  中新網北京4月22日電 (記者 孫自法)國際著名學術期刊《自然》最新發表的一項工程學研究論文,研究人員描述了一種折紙啟發的充氣結構設計,其充氣結構展開后可以在原地固定,比如拱門或避難帳篷。這項研究或為大型折紙結構的工程學應用鋪平道路。

  該論文稱,從充氣城堡到剪叉式升降機,這些壓縮后適合運輸、展開后有較大體積的結構具有多種用途。能相對自主地展開,而且展開后無需額外壓力輸入的設計很受歡迎。

  論文通訊作者、美國哈佛大學卡蒂亞·貝托爾迪(Katia Bertoldi)和同事從日本折紙藝術中汲取靈感,設計出能在充氣后變成自支撐擴展結構的折紙形狀。

  他們計算出構建充氣結構所需的幾何參數,包括對多個組合三角形(為保證剛性)和靈活鉸鏈的要求。這種結構充氣后能在原地固定,無需持續充氣,但可以用真空泵壓縮變回緊湊的結構。根據研究人員演示,一個高20厘米寬30厘米的折疊結構充氣后可成為高60厘米寬150厘米的充氣拱門。此外,一個2.5米×2.6米×2.6米的避難帳篷折疊后的尺寸只有1.0米×2.0米×0.25米。

  在《自然》同期發表的新聞與觀點文章中,專家指出,最新發表論文報道的折紙結構可以“節省儲存空間、運輸成本和搭建時間,自動鎖定充氣系統還能確保展開過程簡便、展開后結構牢固”。不過,在這些結構投入大規模使用前,還有很多問題需要解決,因為大型物體可能更易受到壓縮和拉伸應力以及變形的影響。(完)

【編輯:孟湘君】
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