[发明专利]一种基于Kresling折纸的复合抗爆结构及其设计方法

权利要求书

1.一种基于Kresling折纸的复合抗爆结构，其特征在于：包括上面板和下面板，在上面板和下面板之间设置Kresling折纸芯层；

上面板、Kresling折纸芯层以及下面板构成的抗爆结构本体可拉伸或者折叠。

2.根据权利要求1所述的基于Kresling折纸的复合抗爆结构，其特征在于：所述Kresling折纸芯层为立体结构，其顶面与底面为正n多边形，立体结构的侧壁为n个平行四边形顺次拼接形成，且每个平行四边形分成对称的两个三角形；

当立体结构处于拉伸状态或者折叠状态时，每个三角形与下面板之间形成面折角，且拉伸状态的面折角大于折叠状态的面折角。

3.根据权利要求2所述的基于Kresling折纸的复合抗爆结构，其特征在于：所述立体结构中，相邻两个平行四边形的交接线为山线，将每个平行四边形分成两个三角线的对称线为谷线；

Kresling折纸芯层在折叠时，山线向立体结构内部折叠，谷线向立体结构外部折叠。

4.根据权利要求2所述的基于Kresling折纸的复合抗爆结构，其特征在于：当立体结构处于拉伸状态时，每个三角形与下面板之间形成的面折角范围为70°-90°；

当立体结构处于折叠状态时，每个三角形与下面板之间形成的面折角范围为0°-10°。

5.根据权利要求1所述的基于Kresling折纸的复合抗爆结构，其特征在于：所述上面板、下面板的尺寸大于Kresling折纸芯层的尺寸。

6.根据权利要求1所述的基于Kresling折纸的复合抗爆结构，其特征在于：所述上面板与下面板采用FRP材料或者混凝土制作。

7.根据权利要求1所述的基于Kresling折纸的复合抗爆结构，其特征在于：所述Kresling折纸芯层采用金属材料制作。

8.根据权利要求1至7任一所述基于Kresling折纸的复合抗爆结构的设计方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：定义正n多边形的边长为a，平行四边形的高为h，每个平行四边形中三角形的锐角夹角为整个平行四边形的锐角夹角为

步骤S2：定义拉伸状态的面折角为α₁，折叠状态的面折角为α₂；

步骤S3：通过设定的α₁和α₂，求解以及

步骤S4：确定正n多边形的边长a，结合以及的值，获得平行四边形的高度h，平行四边形的另一条边长b；

步骤S5：通过步骤S1-步骤S4，获取所述抗爆结构本体的各个参数，然后将所述Kresling折纸芯层与所述上面板和下面板连接，形心位于同一铅锤线上,此时所述抗爆结构本体处于可折叠状态；

步骤S6：通过步骤S1-步骤S4，获取所述抗爆结构本体的各个参数，将多个抗爆结构本体依次拼接，相邻的上面板以及相邻的下面板相连，此时多个抗爆结构本体构成的结构处于不可折叠状态。

9.根据权利要求8所述基于Kresling折纸的复合抗爆结构的设计方法，其特征在于：

步骤S3中，将拉伸状态的面折角为α₁、折叠状态的面折角为α₂代入公式

其中，λ₁＝cosα₁，λ₂＝cosα₂，求得

10.根据权利要求9所述基于Kresling折纸的复合抗爆结构的设计方法，其特征在于：将x₁、λ₁以及λ₂代入公式

λ₁λ₂x₁x₂＝1

求得其中，