明治大学理工学部機械工学科

Origami-inspired deployable structures are primarily known for their ability to undergo large shape changes during deployment and contraction. However, the potential of these structures extends far beyond shape transformation. Their unique mechanical characteristics offer opportunities for a wide range of functional applications. For example, deployable structures exhibiting a torsional buckling pattern are known to possess bistable behavior. We have utilized this bistability as a nonlinear spring element and developed quasi-zero-stiffness vibration isolators. At first glance, it may seem surprising that origami-inspired structures can function as vibration isolators. However, once we move beyond the preconceived notion that origami is merely paper folding and instead examine its mechanical and dynamic behavior from a scientific perspective, its broader engineering potential becomes evident. This study was financially supported by the Grant-in-Aid, Ministry of Education, Culdture, Sports, Science and Technology (MEXT) of Japan, and a part of the research achievements is introduced to the public on MEXT website.
We are currently investigating further applications of origami-inspired structures, including sound attenuators in acoustics and fluid transport pipes in fluid dynamics.

折り畳み構造は展開した時と閉じた時の大きな形状変化に焦点が当てられがちですが、折り畳み構造の可能性は形の変化だけではありません。折り畳み構造の持つユニークな機械特性に目を向けると、機能的な応用の可能性はさらに広がっていきます。 例えば、ねじり座屈パターンをからなる折り畳み構造は双安定な振る舞いをすることが知られており、私たちはこの双安定性を非線形ばねとしてとらえ、ばね剛性がゼロに近い(quasi-zero-stiffness)防振機構を開発しました。折紙を使って防振するというと、驚くべきことに聞こえるかもしれません。しかし、折紙は紙を折ってものを作る遊びだという先入観を捨て去り、科学的な見地から折紙の機械的かつ動的な挙動そのものに目を向けることができれば、折紙の工学応用の可能性はさらに広がっていきます。 本研究は文部科学省 科研費の助成を受け、研究成果の一部が文部科学省サイトに一般公開されています。
現在は、折り畳み構造のさらなる応用として、音響学分野では消音器、流体力学分野では流体輸送パイプの研究を実施しています。

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