[發明專利]基于折-剪紙原理的可變剛度周期性結構

有效

• 申請號: 202210087744.6
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114483851B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 白涌滔;王書宏;周緒紅
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: F16F7/12
• 分類號: F16F7/12
• 代理公司: 青島匯智海納知識產權代理有限公司 37335
• 代理人: 陳磊

1.一種基于折-剪紙原理的可變剛度周期性結構，其特征在于：包括折-剪紙管狀結構、用于開縫處的連接材料和相鄰兩折-剪紙管狀結構之間的連接結構，折-剪紙管狀結構包括數層同軸堆疊的折-剪紙管狀單元，每層折-剪紙管狀單元的兩端均設有連接層，且相鄰兩層折-剪紙管狀單元之間通過連接層連接，所述折-剪紙管狀單元由六個連續的基本折-剪紙單元構成，基本折-剪紙單元按照折痕圖案折疊而成，相鄰兩個基本折-剪紙單元之間形成沿高度方向貫通的縫隙，每層折-剪紙管狀單元共設有六條沿高度方向貫通的縫隙，縫隙處設有連接材料；

所述連接層由六個連續的矩形連接單元構成，相鄰兩個矩形連接單元通過一個豎向折痕連接，每個連接層共設有六個豎向折痕；

所述連接結構由數層單個基本折-剪紙單元構成，每層基本折-剪紙單元的上下兩端均設有矩形連接單元，相鄰兩層基本折-剪紙單元通過矩形連接單元進行連接，基本折-剪紙單元的層數與折-剪紙管狀結構中折-剪紙管狀單元的層數相同，連接結構中各層基本折-剪紙單元的高度和折-剪紙管狀結構中對應層的折-剪紙管狀單元的高度一致，各層矩形連接單元的高度和折-剪紙管狀結構中對應層的連接層的高度一致；

所有折-剪紙管狀結構的各層折-剪紙管狀單元中各個對應位置的基本折-剪紙單元的布置方向均一致，且所有相鄰兩折-剪紙管狀結構的中心之間的連線為水平線和與水平線之間成60°夾角的斜線，所有折-剪紙管狀結構之間形成數個相同大小的正三角形，折-剪紙管狀結構位于這些正三角形的頂點位置，每個正三角形的邊長處設有連接結構，連接結構用于連接邊長兩端頂點位置的折-剪紙管狀結構，數個由折-剪紙管狀結構和連接結構連接而成的正三角形共同構成一個正六邊形，數個正三角形組合擴展，形成蜂窩狀周期性結構；

所述基本折-剪紙單元為一矩形單元，該矩形單元共設有六個邊界點，逆時針依次為A、B、C、D、E、F，其中邊界點A、C、D、F分別位于矩形單元的四個角點處，邊界點A和C的中點位置設有邊界點B，邊界點F和D的中點位置設有邊界點E，矩形單元的中心位置為可折展點G，可折展點G分別與邊界點A、B、C、D、E、F之間形成直線折痕AG、BG、CG、DG、EG、FG，其中，直線折痕AG、CG、DG、FG為山線折痕，直線折痕BG、EG為谷線折痕；每個基本折-剪紙單元的四周邊界為AC、CD、DF、FA；

所述直線折痕AG、BG、CG、DG、EG、FG將基本折-剪紙單元劃分為六個折疊單元，分別為第一折疊單元、第二折疊單元、第三折疊單元、第四折疊單元、第五折疊單元、第六折疊單元，其中第三、四、五折疊單元和第六折疊單元為全等的直角三角形單元，第一折疊單元和第二折疊單元為全等的等腰三角形單元；

設邊界FA和CD的長度為a，邊界AC和DF的長度為b；所述基本折-剪紙單元在折疊過程中，邊界AC和DF分別在邊界點B和E處發生折疊，設某一折疊狀態下基本折-剪紙單元的高度即邊界點A和C之間或者邊界點F和D之間的距離為h，第一折疊單元和第二折疊單元之間的夾角為β，第三折疊單元和第四折疊單元之間或者第五折疊單元和第六折疊單元之間的夾角為θ，θ、β和h之間的關系為：

2.根據權利要求1所述的基于折-剪紙原理的可變剛度周期性結構，其特征在于：當三個折-剪紙管狀結構所處的正三角形朝上時，該正三角形的三個邊處用于連接這三個折-剪紙管狀結構的三個連接結構中所有基本折-剪紙單元的可折展點G的凸起方向均指向或背離該正三角形的中心；當三個折-剪紙管狀結構所處的正三角形朝下時，該正三角形的三個邊處用于連接這三個折-剪紙管狀結構的三個連接結構中所有基本折-剪紙單元的可折展點G的凸起方向均背離或指向該正三角形的中心。