Design, optimization, and validation of a bistable modified Kresling origami structure for deployable space capsules

双稳态 折叠(DSP实现) 参数统计 参数化设计 理论(学习稳定性) 可视化 空格(标点符号) 分类 工程类 遗传算法 计算机科学 机械工程 结构稳定性 顺应机制 拓扑(电路) 参数空间 参数化模型 优化设计 控制理论(社会学) DNA折纸 控制工程
作者
Sicheng LI,Yunfei Zhang,Ping XIANG,Minger Wu,Zhi ZHUANG
出处
期刊:Chinese Journal of Aeronautics [Elsevier BV]
卷期号:39 (6): 104046-104046 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.cja.2025.104046
摘要

The multi-stability of non-rigid origami-based structures, such as Kresling origami structures, has shown great potential for creating deployable and adaptable engineering systems. This study explores the design and optimization of a deployable, bistable origami structure using a modified Kresling crease pattern. By introducing truncations between layers, the traditional Kresling design is adapted into a multi-layer deployable structure with integral bistability. A parametric model of the modified structure was developed, enabling visualization and optimization of design parameters. Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) was applied to optimize the folding ratio and energy barrier, identifying configurations that were compact when folded and easier to deploy. Numerical simulations validated the bistable behavior, confirming structural stability after folding and deploying. Scaled models were tested for deployability through inflation and load-bearing capacity under puncture conditions to verify practical functionality. The results demonstrate the structure’s robust bistability and its ability to withstand internal pressure variations. These findings suggest that the modified Kresling origami structure is promising for applications in inflatable-deployable space capsules and habitats.
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