[發(fā)明專利]一種曲面近零應力獲取方法、裝置、計算機及存儲介質(zhì)

有效

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• 申請日: 2022-11-08
• 公開（公告）號: CN115659690B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 張甲;孫洪安;楊景祺;安煦陽;李宇陽;陳佳泰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學;楊景祺
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權代理有限公司 23211
• 代理人: 姜艷紅

一種曲面近零應力獲取方法、裝置、計算機及存儲介質(zhì)，涉及柔性電子力學設計領域。解決柔性電子基底微納結構設計依賴于設計者的經(jīng)驗、周期長、基底加工成本高、通用性差的問題。方法包括：獲取覆蓋柔性電子皮膚的的目標基底和目標曲面；根據(jù)所述目標基底和目標曲面獲取曲面的第一基本形式和曲面的法向量；根據(jù)曲面的第一基本形式判斷曲面類型；根據(jù)曲面類型進行曲面劃分，并采用空間映射對劃分后的曲面完成曲面的零應力展開，獲取曲面的近零應力，包括：構造不可展曲面的可展切曲面，獲取曲面的近零應力；根據(jù)可展曲面進行柱面、錐面和自變量定義切面線曲面的劃分，獲取柱面、錐面和自變量定義切面線曲面的近零應力。應用于柔性電子皮膚領域。

技術領域

本發(fā)明涉及柔性電子設計領域，尤其涉及一種曲面近零應力獲取方法。

背景技術

近年來，隨著柔性電子技術的不斷發(fā)展，柔性電子技術在人體生理信號檢測、微創(chuàng)治療、機器人電子皮膚、柔性顯示和柔性能源等方面已展現(xiàn)出良好的應用前景。眾多高性能的柔性電子器件已經(jīng)在實驗室得到了驗證，但其走向規(guī)?；瘧茫€存在著許多技術瓶頸，其中，柔性電子器件的力學問題顯得尤為突出，在目標對象外表面貼覆時暴露出難以克服的瓶頸。人體體表、機器人外表面等電子皮膚的貼覆目標對象外表面通常為空間曲面，不能展開成平面；而當前電子皮膚的制造的基底通常又是平面。這就使得平面制造的柔性電子皮膚在上述對象外表面貼覆時，無法實現(xiàn)無縫貼合，柔性電子皮膚各處承受的初始應力狀態(tài)不同，會導致柔性電子皮膚在工作過程中，對外界相同力作用下，產(chǎn)生的響應不同；從而導致電子皮膚無法正常精確的檢測外部力作用。為了解決上述問題，目前的主流方法是通過柔性基底的微納結構設計，提高柔性電子器件的拉伸、扭轉、剪切等的變形能力。然而，這種設計方法嚴重依賴于設計者的經(jīng)驗、周期長、基底加工成本高、通用性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決了空間曲面良好貼覆的柔性電子基底微納結構設計依賴于設計者的經(jīng)驗、周期長、基底加工成本高、通用性差的問題。

本發(fā)明所述的一種曲面近零應力獲取方法，所述獲取方法包括：

獲取覆蓋柔性電子皮膚的的目標基底和目標曲面；

根據(jù)所述目標基底和目標曲面獲取曲面的第一基本形式和曲面的法向量；

根據(jù)曲面的第一基本形式判斷曲面類型；

根據(jù)曲面類型進行曲面劃分，并采用空間映射對劃分后的曲面完成曲面的零應力展開，獲取曲面的近零應力。

進一步的，還提供一種優(yōu)選實施方式，所述根據(jù)所述目標基底和目標曲面獲取曲面的第一基本形式和曲面的法向量，所述曲面的法向量包括：

其中，n(t,w,0)為曲面的法向量，r(t,w,0)為目標曲面，t為目標曲面一個變量，w為目標曲面一個變量。

進一步的，還提供一種優(yōu)選實施方式，所述根據(jù)曲面的第一基本形式判斷曲面類型包括：判斷曲面為可展曲面或不可展曲面；

所述可展曲面的判斷條件包括：

r(u,v,0)＝r(u)+vl(u)，

(r(u),l(u),l'(u))＝0，

其中，u為曲面參數(shù)方程中一個變量，v為曲面參數(shù)方程中一個變量，r(u,v,0)為曲面的參數(shù)方程，r(u)為曲面上一條目標曲線，l(u)為曲面上另外一條目標曲線，l'(u)為曲面上另外一條目標曲線導數(shù)曲線。

不滿足可展曲面的判斷條件則為不可展曲面。

進一步的，還提供一種優(yōu)選實施方式，所述根據(jù)曲面類型進行曲面劃分，獲取曲面的近零應力，具體包括：

構造不可展曲面的可展切曲面，獲取曲面的近零應力；