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《自然》论文:折纸充气结构设计或促大型工程学应用

《自然》论文:折纸充气结构设计或促大型工程学应用

2021年04月22日 14:03 来源:中国新闻网参与互动参与互动

  中新网北京4月22日电 (记者 孙自法)国际著名学术期刊《自然》最新发表的一项工程学研究论文,研究人员描述了一种折纸启发的充气结构设计,其充气结构展开后可以在原地固定,比如拱门或避难帐篷。这项研究或为大型折纸结构的工程学应用铺平道路。

  该论文称,从充气城堡到剪叉式升降机,这些压缩后适合运输、展开后有较大体积的结构具有多种用途。能相对自主地展开,而且展开后无需额外压力输入的设计很受欢迎。

  论文通讯作者、美国哈佛大学卡蒂亚·贝托尔迪(Katia Bertoldi)和同事从日本折纸艺术中汲取灵感,设计出能在充气后变成自支撑扩展结构的折纸形状。

  他们计算出构建充气结构所需的几何参数,包括对多个组合三角形(为保证刚性)和灵活铰链的要求。这种结构充气后能在原地固定,无需持续充气,但可以用真空泵压缩变回紧凑的结构。根据研究人员演示,一个高20厘米宽30厘米的折叠结构充气后可成为高60厘米宽150厘米的充气拱门。此外,一个2.5米×2.6米×2.6米的避难帐篷折叠后的尺寸只有1.0米×2.0米×0.25米。

  在《自然》同期发表的新闻与观点文章中,专家指出,最新发表论文报道的折纸结构可以“节省储存空间、运输成本和搭建时间,自动锁定充气系统还能确保展开过程简便、展开后结构牢固”。不过,在这些结构投入大规模使用前,还有很多问题需要解决,因为大型物体可能更易受到压缩和拉伸应力以及变形的影响。(完)

【编辑:孟湘君】
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