折纸起源于一种古老的艺术形式,将扁平的薄表面变成各种复杂、精美的 3D 物体。如今,这种转变超越了艺术的范畴,为跨领域的工程应用提供了非破坏性和与尺度无关的抽象概念框架,可能对教育、科学和技术领域产生影响。例如,越来越多的建筑材料和结构基于折纸原理,从而产生了与以前在自然或工程系统中发现的特性不同的独特特性。为了传播这些概念,本入门指南全面概述了折纸工程的主要原理和要素,包括理论基础、模拟工具、制造技术和需要非标准设置的测试协议。我们重点介绍了涉及可展开结构、超材料、机器人、医疗设备和可编程物质的应用,以实现振动控制、机械计算和形状变形等功能。我们确定了该领域面临的挑战,包括有限刚度、面板厚度调节、与常规机械测试设备的不兼容性、不可展开图案的制造、对缺陷的敏感性以及在感兴趣的尺度上识别相关物理。我们进一步展望了折纸工程的未来,旨在实现下一代多功能材料和结构系统。
Aryan Amit Kashikar 12 年级学生,印度马哈拉施特拉邦浦那 摘要:折纸是日本古老的折纸艺术。多年来,它一直被用来创造令人惊叹的艺术作品。但折纸还有更多令人惊讶的用途,如汽车安全气囊、支架,甚至太空探索。折纸不仅仅是一只纸鹤。工程师用它来解决有趣的问题。折纸教会人们如何将非常大的薄片折叠成非常小的空间。这正是太空工程师所需要的。将折纸用于太空应用的原因是使用闪光灯、遮星板折叠、镶嵌等方式将非常大的结构发射到太空中。因此,能够将这些结构折叠起来,使它们整齐地装进我们的火箭,然后在到达太空时展开。研究人员试图进行文献综述,并展示折纸如何用于航空航天工程和相关领域。创新的航空航天解决方案(例如可变形的飞机机翼和可展开的空间结构)都是通过折纸原理实现的。使用复杂的建模和模拟工具对于创建用于航空航天应用的复杂折纸结构至关重要。关键词:折纸建模、太空探索、航空航天工程、空间应用、镶嵌。
• 生活技能 o 社交、全球意识、倾听背景 美国宇航局的韦伯望远镜将利用其卓越的角分辨率和近红外仪器来发现和研究与我们相似的行星系统,分析太阳系外行星大气的分子组成,并直接对围绕附近恒星运行的木星大小的行星进行成像。韦伯太空望远镜将进行曾经被认为不可能的观测;仅仅为了建造它,就必须发明多种新技术。这面开创性的镜子和强大的仪器将发现和研究遥远的行星系统,分析太阳系外行星大气的分子组成,并直接对围绕附近恒星运行的木星大小的行星进行成像。它还将深入研究过去,追溯最早的恒星和星系诞生的时代。通过扩展我们对宇宙的了解,望远镜将帮助我们回答这些引人注目的问题:“我们是如何来到这里的?”和“我们是孤独的吗?”诺斯罗普·格鲁曼公司致力于确保这一曾经不可想象的成就成为现实。韦伯望远镜被美国国家研究委员会列为天文学和天体物理学的首要任务,是 NASA 和科学界的一项重要项目,也是美国地面和太空天体物理学项目的核心。负责该项目的诺斯罗普·格鲁曼工程师们的任务并不轻松。人们耗费了一亿个小时的时间来建造这架望远镜,它是有史以来最大、最复杂、最强大的太空望远镜。听听工程师们对自己的成就感到自豪——他们正在书写太空探索历史的下一篇章。https://www.youtube.com/watch?v=rErBbFiLbVc 本课将关注三个领域:1)日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 将折纸原理作为宇航员选拔过程的一部分。候选人必须在为期一周的观察期间折一千只纸鹤。观察员通过这项任务在时间限制内重复性地分析候选人。 2) 了解参与开发韦伯太空望远镜的人员从事的不同工作以及文化多样性。 3) 折纸原理在太空探索中的作用:a) 卫星和深空望远镜(如詹姆斯·韦伯太空望远镜)的许多部件在太空中展开。科学家必须弄清楚如何设计每个部件,使其在发射后正确展开。