新软件加速了折纸结构设计

佐治亚理工学院的研究人员开发了一种新的计算机辅助方法，简化了基于折纸的结构的设计过程，使工程师和科学家更容易以图形方式概念化新思想，同时生成构建结构所需的基础数学数据。现实中。

近年来折纸纸折叠技术一直是研究工作的核心，其重点是寻找古代艺术的实际工程应用，其想法从可展开的天线到机器人臂。

乔治亚理工学院土木与环境工程学院的教授格劳西奥·保利诺说：“我们的工作提供了一种计算方法来预测设计的真实折纸行为 - 迄今为止还不容易做到的事情。” “借助新软件，我们可以轻松地实现可视化，最重要的是，可以设计可部署，自组装和适应性折纸系统的行为。”

该研究得到了美国国家科学基金会的支持，并于10月11日在“ 皇家学会会刊”上发表 ，它涉及建立一个计算机模型，以模拟折叠纸的两个方面之间的相互作用，包括如何轻松地和多远地折叠会弯曲，平面在运动过程中会变形多少。

一旦所有部分连接在一起并以数字方式表示一块折纸，模型就可以模拟结构的行为，基于什么类型的材料 - 从软纸到硬塑料或金属 - 将用于创建对象。

“这种类型的建模已经可以使用有限元分析，但这是一个耗时的过程，可能需要数小时或数天才能提供大量不必要的数据，”乔治亚理工学院研究生Ke Liu说道。 。“我们的新流程更快，并为我们提供了折纸如何运作的基础数据。”

该软件称为MERLIN，允许研究人员模拟折纸结构如何从不同角度响应压缩力 - 一次一个或同时几个。然后，研究人员可以快速调整所用材料类型的参数，或从压缩的角度调整，以了解这将如何改变工件的行为。

对于他们的一个模拟，研究人员重新创建了一个可折叠的葡萄酒瓶礼品袋，使用圆柱形壳折纸称为Kresling图案。当结构的顶部被压缩到阈值点时，袋的各部分在多个阶段中自身塌陷。

“该软件还允许我们查看能量存储在结构中的位置，更好地了解和预测物体如何弯曲，扭曲和折断，”Paulino说。

Paulino和他的团队最近设计了一种折纸结构，能够重新配置成折叠成不同的形状。目标是为最终可以重新配置的结构奠定基础，例如可以改变其形状并以不同频率运行的天线。

“通过这种新的设计方法，我们能够深入了解设计的每一次迭代，这将指导我们的设计选择，并最终为我们提供更多调整这些结构的能力，”Paulino说。

该软件将免费提供给其他研究人员使用，并将用作佐治亚理工学院本科学生的教育工具。