Twist of Tubular Mechanical Metamaterials Based on Waterbomb Origami.
Twist of Tubular Mechanical Metamaterials Based on Waterbomb Origami.
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DOI：
10.1038/s41598-018-27877-1
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发表时间：
2018-06-22
影响因子：
4.6
通讯作者：
You Z
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Feng H;Ma J;Chen Y;You Z
折纸启发的机械超材料最近引起了越来越多的关注，因为它们的柔性机械性能已大大提高，通过引入折纸图案的薄壳结构。水弹管作为一种典型的折纸模型，可以应用于机械超材料的设计。然而，现有的设计主要利用结构的径向膨胀/收缩运动，从而限制了其被开发的全部潜力。在这里，我们报告的扭曲运动的管状机械超材料的基础上，水弹折纸，是以前未发现的。我们证明，通过一个详细的运动学分析，初始扭曲是一个刚性折纸运动，如果扭曲下的管的相应行是完全挤压线和平面对称，而所有随后的扭曲运动需要材料变形。揭示了单位轴向应变的扭转角及其与管的几何参数的关系。实验结果表明，随着连续扭转运动的发生，管的刚度增加。我们设想，这一发现可以大大扩展水弹管在设计具有可编程和可调机械性能的折纸超材料中的应用。
Origami-inspired mechanical metamaterials have recently drawn increasing attention since their flexible mechanical performance has been greatly enhanced by introducing origami patterns to the thin-shell structures. As a typical origami pattern, the waterbomb tube could be adopted to the design of mechanical metamaterials. However, existing designs predominantly make use of the radial expansion/contraction motion of the structure, thereby limiting its full potential to be explored. Here we report a twist motion of tubular mechanical metamaterials based on waterbomb origami that is previously undiscovered. We demonstrate through a detailed kinematic analysis that the initial twist is a rigid-origami motion if the corresponding row of the tube under twist is fully squeezed with both line and plane symmetry, whereas all the subsequent twist motion requires material deformation. The twist angle per axial strain and its relationship with the geometrical parameters of the tube are revealed. Experimental results show the enhancement in stiffness of the tube with the occurrence of the continuous twist motion. We envisage that this finding could greatly expand the application of the waterbomb tube in the design of origami metamaterials with programmable and tuneable mechanical properties.
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DOI：
10.1115/1.4035559
发表时间：
2017-04-01
影响因子：
2.6
作者：
Chen, Yan;Lv, Weilin;You, Zhong
通讯作者：
You, Zhong
影响因子：
56.9
作者：
Felton, S.;Tolley, M.;Wood, R.
通讯作者：
Wood, R.
DOI：
10.1016/j.ijmecsci.2017.12.026
发表时间：
2018-02-01
影响因子：
7.3
作者：
Ma, Jiayao;Song, Jichao;Chen, Yan
通讯作者：
Chen, Yan
影响因子：
1.5
作者：
Stachel, Hellmuth
通讯作者：
Stachel, Hellmuth
具有集成折纸并行模块的可扩展连续体机器人
DOI：
10.1115/1.4031808
发表时间：
2016-06-01
影响因子：
2.6
作者：
Zhang, Ketao;Qiu, Chen;Dai, Jian S.
通讯作者：
Dai, Jian S.