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分层结构的同步变形设计。

Design of Hierarchical Structures for Synchronized Deformations.

机构信息

Centre for Innovative Structures and Materials, School of Engineering, RMIT University, Melbourne, Victoria 3001, Australia.

XIE Archi-Structure Design (Shanghai) Co., Ltd., Shanghai 200437, China.

出版信息

Sci Rep. 2017 Jan 24;7:41183. doi: 10.1038/srep41183.

DOI:10.1038/srep41183
PMID:28117427
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5259711/
Abstract

In this paper we propose a general method for creating a new type of hierarchical structures at any level in both 2D and 3D. A simple rule based on a rotate-and-mirror procedure is introduced to achieve multi-level hierarchies. These new hierarchical structures have remarkably few degrees of freedom compared to existing designs by other methods. More importantly, these structures exhibit synchronized motions during opening or closure, resulting in uniform and easily-controllable deformations. Furthermore, a simple analytical formula is found which can be used to avoid collision of units of the structure during the closing process. The novel design concept is verified by mathematical analyses, computational simulations and physical experiments.

摘要

在本文中,我们提出了一种在 2D 和 3D 中任意层级创建新型层次结构的通用方法。引入了一种基于旋转和镜像过程的简单规则来实现多层次结构。与其他方法设计的现有结构相比,这些新的层次结构具有显著更少的自由度。更重要的是,这些结构在打开或关闭时表现出同步运动,从而产生均匀且易于控制的变形。此外,还找到了一个简单的分析公式,可用于避免结构单元在关闭过程中发生碰撞。新颖的设计理念通过数学分析、计算模拟和物理实验得到了验证。

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