基于图论方法与优化算法的六折痕折纸结构构型研究

近年来,折纸结构快速发展并成功应用于诸多领域,但其仍存在折纸新构型难以构建、构型与折展运动难以协调等难题。为了研发多折痕折纸结构,考虑折纸构型的规整性及可折叠性,基于图论方法描述折纸折痕构型,建立折纸顶点的几何约束方程组,综合采用图解法及优化方法,求解单元内部可平折点,得到一系列基于不同对称单元的六折痕折纸结构构型。研究表明,该折痕设计方法精确可行,且具有并行性,能求得给定单元形状的所有内部可平折点。该折痕设计方法适用于任意边界条件的六折痕折纸结构,可为折纸结构创新与应用发挥积极作用。

抛物面式固体反射面天线结构的展开设计

针对固体反射面可展天线结构的分块数量和包络尺寸等实际需求,对抛物面刚性可展天线结构进行分块优化和连接设计。依据可动性分析,分块优化选用双自由度的单顶点五折痕模式,但是通过约束折痕转动实现反射面运动路径可控。采用平面单位圆模型定性分析分块节点的几何参数对机构收纳比的影响。以收纳比为优化目标函数,以刚性约束、碰撞约束和可动性约束为优化约束条件,建立抛物面刚性可展天线结构的优化框架,并采用1st Opt结合简面体爬山法结合通用全局优化算法计算分块参数。针对面板转动过程碰撞问题,进行了面板连接节点和转动轴设计。仿真分析和3D打印分块模型结果说明该方法的可行性和合理性。