[发明专利]折成吸能管的单自由度可无限扩展剪纸结构及其扩展方法

权利要求书

1.折成吸能管的单自由度可无限扩展剪纸结构，其特征在于：包括一类具有3个连接边的三角形模块和一类具有4个连接边的六边形模块，两类模块设置若干并经连接边对接，六边形模块包括有上底边、下底边，与下底边相邻的左下腰边、右下腰边，与上底边相邻为左上腰边、右上腰边，其中两底边、左下腰边及右下腰边作为连接边，三角形模块的三边均作为连接边，上述连接边处于剪纸结构非边缘时连接且仅连接两个相邻模块，处于非边缘的三角形模块的底边与另一个三角形模块的底边相连，且这两个三角形模块完全相同；处于非边缘的六边形模块的上底边与另一个六边形模块的上底边相连，处于非边缘的六边形模块的下底边与另一个六边形模块的下底边相连，且这两个六边形模块完全相同；处于非边缘的六边形模块的右下腰边与一个三角形模块的左侧边相连，其左下腰边与另一个三角形模块的右侧边相连；依次连接形成单闭环的4个六边形模块和2个三角形模块之间将产生1个镂空四边形，组成剪纸结构的基础单元；展开呈平面状态下，多个镂空四边形呈现“井”字型排布；所有模块连接边上均设于转动副以活动连接，且连接边两两重合。

2.根据权利要求1所述的折成吸能管的单自由度可无限扩展剪纸结构，其特征在于：所述六边形模块的左上腰边与左下腰边相邻，右上腰边与右下腰边相邻，下底边与左、右两下腰边的夹角分别为左底角、右底角，上底边与左、右两上腰边的夹角分别为左顶角、右顶角，两条左腰边的夹角为左腰角，两条右腰边的夹角为右腰角。

3.根据权利要求1所述的折成吸能管的单自由度可无限扩展剪纸结构，其特征在于：所述三角形模块与六边形模块各边长度满足以下条件：当同类模块完全相同时，即所有三角形模块完全相同，所有六边形模块完全相同；六边形模块的左下腰边与三角形模块的右侧边等长，六边形模块的右下腰边与三角形模块的左侧边等长；整体结构展开呈平面状态下，所有三角形模块顶角的角平分线垂直于任意相邻六边形模块的上底边；该条件下的基础单元中心对称，其镂空的四边形为菱形且整体结构中的菱形全等。

4.根据权利要求1所述的折成吸能管的单自由度可无限扩展剪纸结构，其特征在于：所述三角形模块与六边形模块各边长度满足以下条件：当每类模块有多种类型时，即剪纸结构含有多种三角形模块和多种六边形模块；所有三角形模块均为等腰三角形，所有六边形模块的上下底边平行且距离相等；连接时，任意三角形模块的左侧边与其相连的六边形模块的右下腰边等长，任意三角形模块的右侧边与其相连的六边形模块的左下腰边等长；整体结构展开呈平面状态下，所有六边形模块的上底边平行或共线，且沿垂直于底边方向上均为同一种的三角形或六边形模块，该条件下的基础单元关于上底边轴对称。

5.一种应用于权利要求1-4所述的任一种折成吸能管的单自由度可无限扩展剪纸结构的扩展方法，其特征在于：展开呈平面状态下，基础单元可沿平行底边方向进行横向拓展，同时可沿垂直底连接边方向进行纵向拓展。

6.根据权利要求5所述的折成吸能管的单自由度可无限扩展剪纸结构的扩展方法，其特征在于：任意基础单元在展开呈平面状态下存在运动分叉，具有四种单自由度运动模式；其中包括两个方向运动的Miura-ori模式、有且仅有底连接边处转动副运动的模式和所有转动副运动的模式。

7.根据权利要求6所述的折成吸能管的单自由度可无限扩展剪纸结构的扩展方法，其特征在于：展开呈平面状态下，在拓展的结构中，当任意一个单元运动模式为Miura-ori模式时，其纵向拓展的任意单元与其运动模式相同，其横向拓展的任意单元的运动模式为两个方向运动的Miura-ori模式中的任意一种；当任意一个单元运动模式为有且仅有底连接边处转动副运动的模式时，其纵向拓展的任意单元可保持平面状态或与其运动模式相同，其横向拓展的任意单元与其运动模式相同；当任意一个单元运动模式为所有转动副运动的模式时，其结构中的任意单元均与其运动模式相同。

8.根据权利要求7所述的折成吸能管的单自由度可无限扩展剪纸结构的扩展方法，其特征在于：展开呈平面状态下，折展过程为单自由度的运动模式有两类；其中一类单自由度运动模式呈Miura-ori模式，另一类折展呈类圆柱面状结构。