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Deployable structural system based on curved crease origami

基于曲线折纸折纸的可展开结构系统

基本信息

批准号：
21K14286
负责人：
張天昊
金额：
$ 2.91万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度は、制約条件を考慮したルーリングモデルによる曲線折り紙の形状決定手法を開発した。昨年度は、弾性曲げエネルギーを考慮した多目的最適化問題を解くことでGAを用いた形状探索を行ったが、計算効率が著しく低いことが判明した。制約条件の無い状態では設計パラメータの数が多いため、個々の最適解を探すための時間が長くなってしまうのが原因であった。そこで今年度は、ルーリングの制約条件を取り入れた形状探索手法を開発し、最適化効率の向上を図った。また、今年度の研究で取り入れたルーリングの制約条件は、デザインする構造の機能を考慮することができるため、形状探索を設計条件を満たす解空間で行うことが可能となった。例えば、「ルーリングが平行」の制約条件を定義すると、対称性を考慮した曲面折り紙の設計が可能となる。さらに、本手法で得られた形状がが実際に畳み込み可能な自己釣り合い状態を、曲面構造の応力状態形成していることを検証するために、非線形有限要素法による数値計算を行った。得られた解析から、自己釣り合い状態であると共に、ガウス曲率がほぼ０の可展面に近い状態となっていることが確認できた。今後は、これまでの研究で確立した曲線折り紙の設計手法を利用し、構造の機能を考慮した畳み込み可能な曲面折り紙を建築構造に応用する予定である。また、研究の遂行と同時に研究成果の総括を行う予定である。

In 2022, the shape determination method of curve folding paper was developed in consideration of the restriction conditions. Last year, the problem of multi-purpose optimization was considered. The optimal solution of the constraint condition is to find the reason for the long time This year, we will develop shape exploration methods that incorporate the constraints of real-time design and improve optimization efficiency. This year's study takes into account the constraints of the structure and the shape of the design. For example, the definition of constraint conditions for "parallel" and symmetry are considered. The design of curved surface folding paper is possible. In addition, this method can be used to calculate the shape of the surface, the force state of the surface structure, and the numerical calculation of the nonlinear finite element method. Get the analysis, the fishing, the state, the curvature, the developable surface, the state, the confirmation In the future, the study will establish the design method of curved folding paper, take into account the function of structure, and determine the application of curved folding paper in building structure. The implementation of the research and the summary of the research results are determined.