Curved-creased origami mechanical metamaterials with programmable stabilities and stiffnesses

超材料 多稳态 双稳态 刚度 辅助 抗弯刚度 材料科学 有限元法 实现(概率) 平面的 弯曲 工作(物理) 理论(学习稳定性) 拓扑(电路) 结构工程 计算机科学 物理 机械工程 工程类 非线性系统 数学 复合材料 计算机图形学(图像) 机器学习 电气工程 统计 量子力学 光电子学
作者
Yucong Sun,Keyao Song,Jaehyung Ju,Xiang Zhou
出处
期刊:International Journal of Mechanical Sciences [Elsevier BV]
卷期号:262: 108729-108729 被引量:83
标识
DOI:10.1016/j.ijmecsci.2023.108729
摘要

Curved Crease Origami (CCO) structures exhibit intrinsic elastic behavior, resulting from a combination of crease folding and facet bending. In this work, we introduce a generic theoretical framework for constructing and predicting the mechanical properties of OMMs composed of curved crease unit cells, and an inverse design method that could achieve programmable stiffness and stability of CCO metamaterials, the CCO stacked unit with 2n-stability is first designed. Theoretical models, which could predict the in- and out-of-plane Poisson's ratios, uniaxial forces and stiffnesses of a single CCO tessellation, are constructed and validated by comparing with the finite element numerical method and experiment. Based on the analytical framework, the mechanical properties of the proposed CCO metamaterial with different crucial parameters are investigated, the results show that the combination of the initial folding angle pair could prominently affects the presence of bistability of the CCO unit. Our framework reveals that stacking two distinct layers of CCO units enables unique properties, such as bistability and zero stiffness, expanding the design space for CCO metamaterials. To determine the most suitable parameters for the unit cell to achieve programmable stabilities and targeted stiffness, the genetic algorithm is employed to optimize the basic model parameters and to carry out the inverse design, several case studies are demonstrated to show that the bistability model with specific stiffness, assigned stable locations, zero-stiffness in stable states and multistability model could be achieved. In summary, this work presents a comprehensive framework for designing and analyzing the curved crease origami mechanical metamaterials and proposes the inverse design method that could pave the way for a range of novel applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
长情诺言发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
小马发布了新的文献求助30
2秒前
TakIc发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
宋嘉新发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
爆米花应助fgjkl采纳,获得10
4秒前
科研通AI6.4应助Ttttsyu采纳,获得10
5秒前
张zhang发布了新的文献求助10
5秒前
彭于晏应助大狒狒采纳,获得10
5秒前
6秒前
赘婿应助ttgx采纳,获得10
6秒前
fengkaobiguohei完成签到 ,获得积分10
7秒前
molihuakai应助迷路剑通采纳,获得10
7秒前
7秒前
张子豪完成签到,获得积分10
7秒前
加油小白菜完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
9秒前
10秒前
11秒前
TTlin发布了新的文献求助10
11秒前
xx发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
13秒前
SchoLar完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
科研通AI6.3应助jane123采纳,获得10
15秒前
888完成签到,获得积分0
15秒前
板栗发布了新的文献求助10
16秒前
深情安青应助MM采纳,获得10
17秒前
Godspeed完成签到,获得积分10
17秒前
科研通AI6.4应助寻悦采纳,获得10
17秒前
搜集达人应助寻悦采纳,获得10
17秒前
忧郁紫翠完成签到,获得积分10
17秒前
QJT发布了新的文献求助10
18秒前
fgjkl发布了新的文献求助10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
适配Micro-LED色转换的高兼容性量子点负性光刻胶制备与工艺研究 500
Vander's Renal Physiology第10版 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7314987
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8931207
关于积分的说明 18930819
捐赠科研通 6975173
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3213771
关于科研通互助平台的介绍 2381799
邀请新用户注册赠送积分活动 2192189