自驅(qū)動折疊結(jié)構(gòu)的理論分析與實驗研究.pdf

1、近年來，自驅(qū)動智能折疊結(jié)構(gòu)和以形狀記憶合金為代表的智能材料在各個領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多。通過記憶合金相變產(chǎn)生的力與形變來驅(qū)動折疊結(jié)構(gòu)，從而達到對可折疊結(jié)構(gòu)的控制是本文研究的主要內(nèi)容。這種自驅(qū)動折疊結(jié)構(gòu)可以廣泛應(yīng)用于土木工程（如體育場開合屋蓋）、航空（智能可變機翼）、航天（空間站折疊天線）等領(lǐng)域。基于以上所述，本文的研究工作如下:
　　(1)對單頂點四折痕折紙模型折疊過程的驅(qū)動路徑進行了分析，并在考慮對稱運動控制約束的條件下分析了六折痕

2、的折紙單元模型運動路徑的研究。完成了形狀記憶合金絲的相變溫度試驗，拉伸試驗，殘余應(yīng)變測試和恢復(fù)力測試，確定了形狀記憶合金絲的基本性能。通過理論驗算預(yù)拉伸形狀記憶合金絲對有厚度折板構(gòu)件驅(qū)動的可行性，并根據(jù)四折痕模型的一種運動路徑，嘗試用形狀記憶合金絲進行驅(qū)動，模型最終達到了一定的折疊效果。
　　(2)對金屬材料的柔性鉸性能進行了有限元分析與實驗研究。常規(guī)的折紙模型在理想狀態(tài)下是沒有任何剛度的，因此對其驅(qū)動存在著不可控性。當(dāng)在折板構(gòu)件

3、中部布置柔性鉸時，可以通過力或者能量控制其折疊/展開的進程。比較不同柔性鉸的折疊效果，通過提出的相關(guān)折疊性能指標(biāo)進行評價。根據(jù)對比結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)娜嵝糟q形式將其應(yīng)用在Miura折紙模型中。闡述了驅(qū)動能量與折疊程度的相關(guān)聯(lián)性，并對不同柔性鉸模型在折疊達到特定角度的情況下，計算所需驅(qū)動力以及驅(qū)動能量。
　　(3)考慮到構(gòu)件折疊時所產(chǎn)生的面外變形，嘗試建立可以針對構(gòu)件面外變形進行實時監(jiān)測與自動調(diào)節(jié)的智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。以光纖光柵和形狀記憶合金兩