折紙充氣結(jié)構(gòu)設(shè)計或為研究大型工程學(xué)應(yīng)用鋪平道路

國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》最新發(fā)表的一項工程學(xué)研究論文，研究人員描述了一種折紙啟發(fā)的充氣結(jié)構(gòu)設(shè)計，其充氣結(jié)構(gòu)展開后可以在原地固定，比如拱門或避難帳篷。這項研究或為大型折紙結(jié)構(gòu)的工程學(xué)應(yīng)用鋪平道路。

該論文稱，從充氣城堡到剪叉式升降機，這些壓縮后適合運輸、展開后有較大體積的結(jié)構(gòu)具有多種用途。能相對自主地展開，而且展開后無需額外壓力輸入的設(shè)計很受歡迎。

論文通訊作者、美國哈佛大學(xué)卡蒂亞·貝托爾迪(Katia Bertoldi)和同事從日本折紙藝術(shù)中汲取靈感，設(shè)計出能在充氣后變成自支撐擴展結(jié)構(gòu)的折紙形狀。

他們計算出構(gòu)建充氣結(jié)構(gòu)所需的幾何參數(shù)，包括對多個組合三角形(為保證剛性)和靈活鉸鏈的要求。這種結(jié)構(gòu)充氣后能在原地固定，無需持續(xù)充氣，但可以用真空泵壓縮變回緊湊的結(jié)構(gòu)。根據(jù)研究人員演示，一個高20厘米寬30厘米的折疊結(jié)構(gòu)充氣后可成為高60厘米寬150厘米的充氣拱門。此外，一個2.5米×2.6米×2.6米的避難帳篷折疊后的尺寸只有1.0米×2.0米×0.25米。

在《自然》同期發(fā)表的新聞與觀點文章中，專家指出，最新發(fā)表論文報道的折紙結(jié)構(gòu)可以“節(jié)省儲存空間、運輸成本和搭建時間，自動鎖定充氣系統(tǒng)還能確保展開過程簡便、展開后結(jié)構(gòu)牢固”。不過，在這些結(jié)構(gòu)投入大規(guī)模使用前，還有很多問題需要解決，因為大型物體可能更易受到壓縮和拉伸應(yīng)力以及變形的影響。(記者孫自法)

關(guān)鍵詞： 折紙充氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 工程學(xué)