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摘要：本发明公开一种折纸型扭转缓冲结构有限元模型参数化建模方法，获取折纸型扭转缓冲结构的独立设计参数及有限元网格参数，构建特征结构的参数化建模节点坐标矩阵、节点编号矩阵、及壳单元节点‑网格对应矩阵；对特征结构的节点坐标矩阵进行圆周阵列，获得有限元模型的整体节点坐标矩阵，并生成对应的节点编号矩阵、壳单元节点‑网格对应矩阵；获得折痕位置的节点编号对应关系矩阵，生成铰链单元，最后通过编码生成折纸型扭转缓冲结构的参数化有限元模型。本发明通过对折纸型扭转缓冲结构进行参数化，解决了折纸结构复杂空间折痕的建模问题，具有快速、精确的特点，有利于提高折纸型缓冲结构的研究、设计效率，缩短其研发周期。

主权项：1.一种折纸型扭转缓冲结构有限元模型参数化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取折纸型扭转缓冲结构的设计参数及有限元模型的参数；所述折纸型扭转缓冲结构由两个Kresling折纸结构以共轴线的方式上下连接而成；折纸型扭转缓冲结构的设计参数包括正多边形边数n、正多边形外接圆半径R、上Kesling折纸结构的初始角度θ、上下两个Kresling折纸结构的初始高度比rh，上Kresling折纸结构的初始高度h1；所述有限元模型中网格类型采用壳单元，对于折纸结构侧面的任意一个三角形面板，其三条边上的网格数量为m，通过三角形折叠面上三条边的边长与网格数量的比值分别获得网格在三条边上的尺寸lm1、lm2和lm3；步骤2、结合折纸型扭转缓冲结构的旋转对称特性，选取特征结构并构建其参数化建模节点坐标矩阵、节点编号矩阵、壳单元节点-网格对应矩阵，具体方法为：首先、对于上Kresling折纸结构，其侧面每相邻两个峰折之间构成一个四边形，该四边形的对角线为谷折，通过谷折将该四边形分成两个三角形折叠面，记为三角形ABB’和三角形AA’B’；以O点为原点，获得从原点出发，到达四个顶点的向量OA、OB、OB’和OA’；然后，获取折叠面三角形ABB’和三角形AA’B’的边在空间内的单位向量，依次记为uB'A、uBA、uB'B、uB'A'和uAA'；其次，由三角形ABB’中任意顶点开始，构建其有限元网格节点坐标矩阵，假设从B’点出发对三角形ABB’划分网格后的节点坐标矩阵为NABB'；节点坐标矩阵NABB'所对应的节点编号矩阵则为NnABB'，节点编号矩阵中的非零元素数量设为NIDn，则基于NnABB'，三角形ABB’的壳单元节点-网格对应矩阵记为EABB'；EABB'中每个子矩阵代表一个有限元网格，子矩阵中含一个0元素的为三角形网格，不含0的为四边形网格，其余的不划分网格，子矩阵中的1、2、3、4…指向矩阵NnABB'中的节点编号；接着，使用同样方法获得折叠面三角形AA’B’的节点坐标矩阵NAA'B'、三角形AA’B’的节点编号矩阵NnAA'B'、三角形AA’B’的壳单元节点-网格对应矩阵EAA'B'；最终，获取上Kresling折纸结构中特征结构的有限元网格信息，包括节点坐标矩阵及对应的节点编号矩阵、壳单元节点-网格对应矩阵；步骤3、对特征结构的节点坐标矩阵进行圆周阵列，采用旋转矩阵将节点坐标矩阵中各个坐标点沿OO’轴进行n次旋转，进而得到上Kresling折纸结构单元有限元模型的节点坐标矩阵及对应的节点编号矩阵、壳单元节点-网格对应矩阵；重复步骤1～3，获得下Kresling折纸结构单元有限元模型的节点坐标矩阵及对应的节点编号矩阵、壳单元节点-网格对应矩阵；步骤4、基于步骤3所得节点编号矩阵生成折纸型扭转缓冲结构折痕位置的节点编号对应关系矩阵，用于铰链单元中节点的配对，对于任意一组三角形ABB’和三角形AA’B’二者的铰接关系其计算方法为：根据三角形ABB’和三角形AA’B’的节点编号矩阵中非零元素的排布，得到两个三角形在折痕位置的节点对编号，并组成节点编号对应关系矩阵Np1，Np1矩阵中元素为节点编号矩阵中对角线上的元素，其每一行元素组成一个节点对，代表一个铰链单元；然后，基于节点编号矩阵中非零元素的形状及位置获取其它折痕的节点编号对应关系矩阵，最终获得折纸型扭转缓冲结构所有折痕的节点编号对应关系矩阵；步骤5、基于上述矩阵信息，采用MATLAB编写代码，生成ABAQUS的inp文件，即可生成折纸型扭转缓冲结构的参数化有限元模型。

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