摘要：折纸结构在航空航天、柔性电子、汽车船舶和建筑结构等领域具有较好的应用前景.三浦折纸单元沿三向拓展可构建出三浦折纸超材料结构,具有高孔隙、可自锁、平面折展、负泊松比、形态可控等特性.为了便于生成折纸超材料结构的复杂三维模型、推广应用于缓冲吸能结构及可展结构,本文利用Matlab和Grasshopper软件,发展了三浦折纸超材料结构的数字化设计方法,利用数字化建模及3D打印技术,实现了零厚度及非零厚度三维折纸模型的统一建模,并开展了物理模型验证分析,探讨了3D打印制作折纸超材料结构模型的优缺点;推导了三浦折纸超材料的折痕长度、相对密度、折叠率等特性与几何参数的关系,利用Abaqus/Explicit软件开展了结构准静态压缩过程分析与验证,揭示相对密度对结构吸能指标的影响规律.研究结果表明,折纸超材料结构数字化设计方法高效、准确,便于结构选型及优化分析,所得三维模型结果与理论值吻合较好.当胞元面板构型、面板厚度及结构折痕总长不变时,相对密度较小的三浦折纸超材料结构具备更为优异的吸能效率.

摘要：全国大学生结构设计竞赛旨在培养大学生创新意识、合作精神和工程实践能力。第十三届全国大学生结构设计竞赛以山地输电塔模型作为研究对象,首次将材料利用率和制作时间效率计入评分标准,考虑模型在三级荷载作用下同时承受弯矩、剪力与扭矩的组合作用,并且需要考虑多种荷载工况的影响,难度大大提高。从竞赛优秀获奖作品的结构选型、结构优化和受力三个方面入手,深入分析得出相关结论,为以后的参赛选手提供思路与经验。