Numerical analysis method of origami structures considering gravity

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K23547
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0304:Architecture, building engineering, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: ZHANG TIANHAO 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (90845728)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2022-03-31
• Keywords: 折り紙 / 展開構造 / 可動構造 / 空間構造 / 不安定構造 / 構造デザイン / 畳み込み / 建築構造

Outline of Final Research Achievements

This study is to establish a numerical calculation method that can trace the folding process of an origami structure quickly and accurately. The unknown parameters are nodal coordinates. In this study, we derived a new numerical calculation method using the approximate method, rather than directly solving the generalized inverse matrix. By approaching the same problem from different mathematical perspectives, we have created a new efficient analysis method. Furthermore, we successfully introduce the nodal force directly to the origami structure by applying the proposed folding analysis method.

Free Research Field

建築構造

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今まで、折り紙の研究はあったが、建築の応用には至っていない。本研究は効率の高い新たな計算手法を生み出すことで、重力環境下で厚みを考慮した折り紙の運動挙動を把握することができた。本研究により、疎行列による折り紙構造の畳み込み解析が可能になり、重力を考慮した多自由度な不安定構造物の運動経路の解明へ発展させることができた。得られた新手法は、新たな構造形式や新規の施工工法につながる展望がある。