[發明專利]折成吸能管的單自由度可無限擴展剪紙結構及其擴展方法

在審

• 申請號: 202110720276.7
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113446343A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 楊富富;林維煒;陳昆精;張俊
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: F16F7/12
• 分類號: F16F7/12;B60R19/02;B61F19/04;B64D45/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳方淮;蔡學俊

1.折成吸能管的單自由度可無限擴展剪紙結構，其特征在于：包括一類具有3個連接邊的三角形模塊和一類具有4個連接邊的六邊形模塊，兩類模塊設置若干并經連接邊對接，六邊形模塊包括有上底邊、下底邊，與下底邊相鄰的左下腰邊、右下腰邊，與上底邊相鄰為左上腰邊、右上腰邊，其中兩底邊、左下腰邊及右下腰邊作為連接邊，三角形模塊的三邊均作為連接邊，上述連接邊處于剪紙結構非邊緣時連接且僅連接兩個相鄰模塊，處于非邊緣的三角形模塊的底邊與另一個三角形模塊的底邊相連，且這兩個三角形模塊完全相同；處于非邊緣的六邊形模塊的上底邊與另一個六邊形模塊的上底邊相連，處于非邊緣的六邊形模塊的下底邊與另一個六邊形模塊的下底邊相連，且這兩個六邊形模塊完全相同；處于非邊緣的六邊形模塊的右下腰邊與一個三角形模塊的左側邊相連，其左下腰邊與另一個三角形模塊的右側邊相連；依次連接形成單閉環的4個六邊形模塊和2個三角形模塊之間將產生1個鏤空四邊形，組成剪紙結構的基礎單元；展開呈平面狀態下，多個鏤空四邊形呈現“井”字型排布；所有模塊連接邊上均設于轉動副以活動連接，且連接邊兩兩重合。

2.根據權利要求1所述的折成吸能管的單自由度可無限擴展剪紙結構，其特征在于：所述六邊形模塊的左上腰邊與左下腰邊相鄰，右上腰邊與右下腰邊相鄰，下底邊與左、右兩下腰邊的夾角分別為左底角、右底角，上底邊與左、右兩上腰邊的夾角分別為左頂角、右頂角，兩條左腰邊的夾角為左腰角，兩條右腰邊的夾角為右腰角。

3.根據權利要求1所述的折成吸能管的單自由度可無限擴展剪紙結構，其特征在于：所述三角形模塊與六邊形模塊各邊長度滿足以下條件：當同類模塊完全相同時，即所有三角形模塊完全相同，所有六邊形模塊完全相同；六邊形模塊的左下腰邊與三角形模塊的右側邊等長，六邊形模塊的右下腰邊與三角形模塊的左側邊等長；整體結構展開呈平面狀態下，所有三角形模塊頂角的角平分線垂直于任意相鄰六邊形模塊的上底邊；該條件下的基礎單元中心對稱，其鏤空的四邊形為菱形且整體結構中的菱形全等。

4.根據權利要求1所述的折成吸能管的單自由度可無限擴展剪紙結構，其特征在于：所述三角形模塊與六邊形模塊各邊長度滿足以下條件：當每類模塊有多種類型時，即剪紙結構含有多種三角形模塊和多種六邊形模塊；所有三角形模塊均為等腰三角形，所有六邊形模塊的上下底邊平行且距離相等；連接時，任意三角形模塊的左側邊與其相連的六邊形模塊的右下腰邊等長，任意三角形模塊的右側邊與其相連的六邊形模塊的左下腰邊等長；整體結構展開呈平面狀態下，所有六邊形模塊的上底邊平行或共線，且沿垂直于底邊方向上均為同一種的三角形或六邊形模塊，該條件下的基礎單元關于上底邊軸對稱。

5.一種應用于權利要求1-4所述的任一種折成吸能管的單自由度可無限擴展剪紙結構的擴展方法，其特征在于：展開呈平面狀態下，基礎單元可沿平行底邊方向進行橫向拓展，同時可沿垂直底連接邊方向進行縱向拓展。

6.根據權利要求5所述的折成吸能管的單自由度可無限擴展剪紙結構的擴展方法，其特征在于：任意基礎單元在展開呈平面狀態下存在運動分叉，具有四種單自由度運動模式；其中包括兩個方向運動的Miura-ori模式、有且僅有底連接邊處轉動副運動的模式和所有轉動副運動的模式。

7.根據權利要求6所述的折成吸能管的單自由度可無限擴展剪紙結構的擴展方法，其特征在于：展開呈平面狀態下，在拓展的結構中，當任意一個單元運動模式為Miura-ori模式時，其縱向拓展的任意單元與其運動模式相同，其橫向拓展的任意單元的運動模式為兩個方向運動的Miura-ori模式中的任意一種；當任意一個單元運動模式為有且僅有底連接邊處轉動副運動的模式時，其縱向拓展的任意單元可保持平面狀態或與其運動模式相同，其橫向拓展的任意單元與其運動模式相同；當任意一個單元運動模式為所有轉動副運動的模式時，其結構中的任意單元均與其運動模式相同。

8.根據權利要求7所述的折成吸能管的單自由度可無限擴展剪紙結構的擴展方法，其特征在于：展開呈平面狀態下，折展過程為單自由度的運動模式有兩類；其中一類單自由度運動模式呈Miura-ori模式，另一類折展呈類圓柱面狀結構。