[发明专利]可无限扩展单自由度波浪状剪纸结构及其扩展方法

权利要求书

1.一种可无限扩展单自由度波浪状剪纸结构的扩展方法，其特征在于，包括多种等腰三角形模块和多种六边形模块，且任意一种六边形模块的上、下底边平行且距离相等；等腰三角形模块的三条边均为连接边，六边形模块的上、下底边为连接边，且六边形模块的上、下腰边中分别只有一条为连接边，且两条边不相邻；当连接边处于剪纸结构非边缘时须连接且仅连接两个相邻模块；处于非边缘的等腰三角形模块的底连接边与另一个等腰三角形模块的底连接边相连，且这两个等腰三角形模块完全相同；处于非边缘的六边形模块的上底连接边与另一个六边形模块的上底连接边相连，处于非边缘的六边形模块的下底连接边与另一个六边形模块的下底连接边相连，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连接边与另一个等腰三角形模块的左腰连接边相连，处于非边缘的六边形模块的左下腰连接边与另一个等腰三角形模块的右腰连接边相连；依次连接形成单闭环的4个六边形模块和2个等腰三角形模块产生1个镂空四边形；展开呈平面状态下，多个镂空四边形呈现“X”字型排布；所有模块均通过转动副活动连接，且连接边两两重合；展开呈平面状态下，基础单元沿平行底连接边方向进行横向错位扩展，同时沿垂直底连接边方向进行纵向扩展；展开呈平面状态下，在拓展的结构中，每个等腰三角形模块和六边形模块均构成单个连接单元；当任意一个连接单元运动模式为Miura-ori模式时，其纵向拓展的任意连接单元与其运动模式相同，其横向错位拓展的任意连接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；当任意一个连接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，其纵向拓展的任意连接单元可保持平面状态或与其运动模式相同，其横向错位拓展的任意连接单元与其相邻的纵向拓展的基础单元连接处的转动的运动模式相同；当任意一个连接单元运动模式为所有转动副运动的模式时，其结构中的任意连接单元均与其运动模式相同。

2.根据权利要求1所述的可无限扩展单自由度波浪状剪纸结构的扩展方法，其特征在于，等腰三角形模块与六边形模块应满足下述条件：六边形模块的左底角与其相邻的等腰三角形模块的右底角互补，六边形模块的右底角与其相邻的等腰三角形模块的左底角互补；连接时，任意等腰三角形模块的左腰连接边与其相连的六边形模块的右下腰连接边等长，任意等腰三角形模块的右腰连接边与其相连的六边形模块的左下腰连接边等长。

3.根据权利要求2所述的可无限扩展单自由度波浪状剪纸结构的扩展方法，其特征在于，展开呈平面状态下所有六边形模块的底连接边与相邻的所有等腰三角形模块的底连接边平行或共线，且沿垂直于底连接边方向上为同一种的三角形或六边形模块。

4.根据权利要求1、2或3所述的可无限扩展单自由度波浪状剪纸结构的扩展方法，其特征在于，展开呈平面状态下两个完全相同的等腰三角形模块、两个完全相同的一种六边形模块和两个完全相同的另一种六边形模块组合成可无限扩展单自由度波浪状剪纸结构的基础单元；基础单元中两个等腰三角形模块不相邻。

5.根据权利要求1所述的可无限扩展单自由度波浪状剪纸结构的扩展方法，其特征在于，展开呈平面状态下，整体结构存在运动分叉，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，另一类折展呈波浪状结构。

6.根据权利要求5所述的可无限扩展单自由度波浪状剪纸结构的扩展方法，其特征在于，当等腰三角形模块和六边形模块均只有一种，且此时的六边形模块中心对称时，同样满足以上运动规律；当且仅当六边形模块的左、右腰角小于或等于等腰三角形模块的顶角时，折展呈波浪状结构可以完全折叠呈新的二维平面。