自驅動折疊結構的理論分析與實驗研究.pdf

1、近年來，自驅動智能折疊結構和以形狀記憶合金為代表的智能材料在各個領域的應用逐漸增多。通過記憶合金相變產生的力與形變來驅動折疊結構，從而達到對可折疊結構的控制是本文研究的主要內容。這種自驅動折疊結構可以廣泛應用于土木工程（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，殘余應變測試和恢復力測試，確定了形狀記憶合金絲的基本性能。通過理論驗算預拉伸形狀記憶合金絲對有厚度折板構件驅動的可行性，并根據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，因此對其驅動存在著不可控性。當在折板構件

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，通過提出的相關折疊性能指標進行評價。根據對比結果選擇適當的柔性鉸形式將其應用在Miura折紙模型中。闡述了驅動能量與折疊程度的相關聯性，并對不同柔性鉸模型在折疊達到特定角度的情況下，計算所需驅動力以及驅動能量。
　　(3)考慮到構件折疊時所產生的面外變形，嘗試建立可以針對構件面外變形進行實時監(jiān)測與自動調節(jié)的智能結構系統(tǒng)。以光纖光柵和形狀記憶合金兩