Homogenization framework for rigid and non-rigid foldable origami metamaterials
Notice bibliographique
Résumé
Origami metamaterials typically consist of folded sheets with periodic patterns, conferring them with remarkable mechanical properties. In the context of Continuum Mechanics, the majority of existing predictive methods are mechanism analogs which favor rigid folding and panel bending. While effective in predicting primary deformation modes, existing methods fall short in capturing the full spectrum of deformation of non-rigid foldable origami, such as the emergence of curvature along straight creases, local strain at vertices and warpage in panels. To fully capture the entire deformation spectrum and enhance the accuracy of existing methods, this paper introduces a homogenization framework for origami metamaterials where the faces are modeled as plate elements. Both asymptotic and energy-based homogenization methods are formulated and implemented. As a representative crease pattern, we examine the Miura origami sheet homogenized as an equivalent Kirchhoff-Love plate. The results reveal that certain effective elastic properties are nonlinearly related to both the initial fold angle and the crease stiffness. When benchmarked with results from fully resolved simulations, our framework yields errors up to 12.9%, while existing models, including the bar-and-hinge model and the rigid-panel model, show up to 161% error. The differences in errors are associated with the complex modes of crease and panel deformation in non-rigid origami, unexplored by the existing models. This work demonstrates a precise and efficient continuum framework for origami metamaterials as an effective strategy for predicting their elastic properties, understanding their mechanics, and designing their functionalities.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».