一种KIP折纸结构最小单元的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种KIP折纸结构最小单元的制造方法，属于材料制造技术领域，方法包括：获取拟制造的目标材料的尺寸；建立目标材料厚度t与最小单元模具的模具尺寸之间的第一关系模型，计算模具尺寸和最小单元模具的需求数量a，并按数量a制造最小单元模具；建立目标材料密度ρ和最小单元厚度b之间的第二关系模型，计算最小单元厚度b和预浸料缠绕圈数n；根据长边尺寸L1，计算预浸料宽度W1，根据长边尺寸L1和预浸料缠绕圈数n，计算预浸料长度L3；根据预浸料尺寸对预浸料进行裁剪得到矩形预浸料；逐个将矩形预浸料按预浸料缠绕圈数n缠绕至最小单元模具；对次成品最小单元的矩形预浸料裁剪，以使得矩形预浸料和最小单元模具平齐，得到最小单元。单元。单元。

【技术实现步骤摘要】
一种KIP折纸结构最小单元的制造方法


[0001]本专利技术属于材料制造
，具体涉及一种KIP折纸结构最小单元的制造方法。

技术介绍

[0002]KIP(Kirigami
‑
inspired Pyramid)折纸结构复合材料广泛应用科学研究中，折叠结构超材料在近些年飞速发展，其结构形式起源于中国的一种民间折纸艺术，近代研究学者发现将折叠结构材料和现代科学相融合可以衍生出很多新兴的交叉学科，如医学折叠胶囊、可折叠机器人、航空航天折叠天线、太阳翼、超材料结构建筑等。KIP折纸结构复合材料具有薄壁和折痕结构特点，使得折纸结构的材料可以按照设计的路径使薄壁结构发生塑性变形，具备可设计的轻量化，并能够实现高效吸能。
[0003]KIP折纸结构的材料需要先做出标准的最小单元，然后再对最小单元进行组合，根据需求组合成所需尺寸的结构，最后对组成的结构进行修剪，就得到了所需的最终结构形态。最小单元是KIP折纸结构的基本单元。它由四个相同的梯形面组成，每个梯形面之间都有固定的对称角度。现有技术中，在工业化制造KIP折纸结构的最小单元的过程中，通常采用制作常规材料的制作方法对KIP折纸结构最小单元进行制造，制造出来的KIP折纸结构最小单元往往不能达到计算精度，误差大，结构不稳定。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的是提供一种KIP折纸结构最小单元的制造方法，能够解决现有技术在工业化制造KIP折纸结构的最小单元的过程中，采用制作常规材料的制作方法对KIP折纸结构最小单元进行制造，制造出来的KIP折纸结构最小单元往往不能达到计算精度，误差大，结构不稳定的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：
[0006]本专利技术实施例提供了一种KIP折纸结构最小单元的制造方法，包括：
[0007]S101：获取拟制造的目标材料的尺寸，其中，目标材料可由多个最小单元组合而成，目标材料的尺寸包括目标材料长度L、目标材料宽度W、目标材料厚度t和目标材料密度ρ；
[0008]S102：建立目标材料厚度t与最小单元模具的模具尺寸之间的第一关系模型，通过第一关系模型计算最小单元模具的模具尺寸和组合成目标材料所需最小单元模具的数量a，其中，最小单元模具的模具尺寸包括长边尺寸L1和短边尺寸L2；
[0009]S103：根据最小单元模具的模具尺寸，制造a个最小单元模具；
[0010]S104：建立目标材料密度ρ和最小单元厚度b之间的第二关系模型，通过第二关系模型计算最小单元厚度b和预浸料缠绕圈数n；
[0011]S105：根据长边尺寸L1，计算预浸料宽度W1，根据长边尺寸L1和预浸料缠绕圈数n，计算预浸料长度L3；
[0012]S106：根据预浸料宽度W1和预浸料长度L3对预浸料进行裁剪得到矩形预浸料；
[0013]S107：逐个将矩形预浸料按预浸料缠绕圈数n缠绕至最小单元模具上，得到次成品最小单元；
[0014]S108：对缠绕在次成品最小单元的矩形预浸料进行裁剪，以使得矩形预浸料和最小单元模具平齐，得到最小单元。
[0015]在本专利技术实施例中，根据预先获取拟制造的目标材料的尺寸，建立第一关系模型，通过建立的第一关系模型计算出最小单元模具的模具尺寸和数量，进而制造出所需数量的模具，之后根据最小单元模具尺寸，通过建立的第二关系模型计算出最小单元厚度、缠绕在最小单元模具上的预浸料缠绕圈数、预浸料宽度和预浸料长度，进而裁剪出所需要的矩形预浸料，之后将矩形预浸料缠绕到最小单元模具，并对多余的矩形预浸料进行裁剪，通过理论分析与制造过程相结合的方法，可以实现工业化生产，制造的KIP折纸结构最小单元精度高，误差小，结构稳定，进而使得以KIP折纸结构最小单元为基础制造出的目标材料的力学性能更好，结构更稳定。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例提供的一种KIP折纸结构最小单元的制造方法的流程示意图。
[0017]图2是本专利技术实施例提供的一种最小单元模具的结构示意图。
[0018]图3是本专利技术实施例提供的一种最小单元的制造过程示意图。
[0019]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例、参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本专利技术实施例提供紫外
‑
可见光谱的溶解有机碳制造方法进行详细地说明。
[0022]参照图1，示出了本专利技术实施例提供的一种KIP折纸结构最小单元的制造方法的流程示意图。
[0023]本专利技术实施例提供的一种KIP折纸结构最小单元的制造方法，包括：
[0024]S101：获取拟制造的目标材料的尺寸，其中，目标材料可由多个最小单元组合而成，目标材料的尺寸包括目标材料长度L、目标材料宽度W、目标材料厚度t和目标材料密度ρ。
[0025]可以理解的是，拟制造的目标材料根据不同的需求，尺寸可能也不同，以获取到的目标材料的尺寸数据为基础，进一步计算出目标材料的最小单元制造过程中需要用到的尺寸数据。
[0026]S102：建立目标材料厚度t与最小单元模具的模具尺寸之间的第一关系模型，通过第一关系模型计算最小单元模具的模具尺寸和组合成目标材料所需最小单元模具的数量a，其中，最小单元模具的模具尺寸包括长边尺寸L1和短边尺寸L2。
[0027]在一种可能的实施方式中，S102具体包括：
[0028]S1021：根据KIP几何结构模型公式，建立第一关系模型，第一关系模型可表示为：
[0029][0030][0031][0032][0033]其中，t表示目标材料厚度，L1表示最小单元模具的长边尺寸，L2表示最小单元模具的短边尺寸，β表示最小单元模具的两边之间的夹角，Φ表示最小单元模具的两个面之间的夹角，a表示所需最小单元模具的数量，L表示目标材料长度，W表示目标材料宽度；
[0034]S1022：根据第一关系模型，计算最小单元模具的模具尺寸和组合成目标材料所需最小单元模具的数量a。
[0035]可选地，最小单元模具的两边之间的夹角β取值为60
°
。
[0036]需要说明的是，最小单元模具的数量和最终要得到的最小单元的数量是相等的。
[0037]参照图2，示出了本专利技术实施例提供的最小单元模具的结构示意图。
[0038]S103：根据最小单元模具的模具尺寸，制造a个最小单元模具。
[0039]S104：建立目标材料密度ρ和最小单元厚度b之间的第二关系模型，通过第二关系模型计算最小单元厚度b和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种KIP折纸结构最小单元的制造方法，其特征在于，包括：S101：获取拟制造的目标材料的尺寸，其中，所述目标材料可由多个最小单元组合而成，所述目标材料的尺寸包括目标材料长度L、目标材料宽度W、目标材料厚度t和目标材料密度ρ；S102：建立所述目标材料厚度t与最小单元模具的模具尺寸之间的第一关系模型，通过所述第一关系模型计算所述最小单元模具的模具尺寸和组合成所述目标材料所需所述最小单元模具的数量a，其中，所述最小单元模具的模具尺寸包括长边尺寸L1和短边尺寸L2；S103：根据所述最小单元模具的模具尺寸，制造a个所述最小单元模具；S104：建立所述目标材料密度ρ和最小单元厚度b之间的第二关系模型，通过所述第二关系模型计算所述最小单元厚度b和预浸料缠绕圈数n；S105：根据所述长边尺寸L1，计算预浸料宽度W1，根据所述长边尺寸L1和所述预浸料缠绕圈数n，计算预浸料长度L3；S106：根据所述预浸料宽度W1和所述预浸料长度L3对预浸料进行裁剪得到矩形预浸料；S107：逐个将所述矩形预浸料按所述预浸料缠绕圈数n缠绕至所述最小单元模具上，得到次成品最小单元；S108：对缠绕在所述次成品最小单元的所述矩形预浸料进行裁剪，以使得所述矩形预浸料和所述最小单元模具平齐，得到所述最小单元。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述S102具体包括：S1021：根据KIP几何结构模型公式，建立所述第一关系模型，所述第一关系模型可表示为：为：为：为：其中，t表示所述目标材料厚度，L1表示所述最小单元模具的长边尺寸，L2表示所述最小单元模具的短边尺寸，β表示所述最小单元模具的两边之间的夹角，Φ表示所述最小单元模具的两个面之间的夹角，a表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宝惠，顾佩华，陈焱，王凯峰，吴成伟，
申请(专利权)人：天津大学浙江国际创新设计与智造研究院，
类型：发明
国别省市：