折纸启发的结构设计创新

【作者】 张程； 杨庆生； 陶然；

【机构】 北京工业大学现代工程力学研究所； 北京理工大学先进结构技术研究所；

【摘要】 热膨胀系数(CTE)是材料热物理性能的重要参数之一。在航天工程、超音速飞行器、精密仪器和微电子封装中,需要对服役在温度变化剧烈的恶劣环境中的众多热变形结构进行精确控制。因此,开发可调节热膨胀材料在工程应用中具有重要意义。本文基于Miura-ori结构,采用具有不同CTE的材料作为组分产生热应力失配原理,提出了一种原位可调的正/负/零膨胀折纸超材料设计方法。采用有限元方法和变形理论分析展示和讨论了正负零膨胀的变形结果,此外分析了结构参数与折叠程度对超材料CTE的影响。最后讨论了该结构作为热驱动器的可行性。更多还原