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从自然结构到先进光子器件:木材仿生光学的启迪与重构
1
作者 李坚 尹伟明 陈志俊 《东北林业大学学报》 北大核心 2026年第1期1-8,共8页
木材作为一种古老而丰富的天然材料,其价值长期以来主要局限于结构与燃料领域。然而,随着纳米技术与仿生学的交叉融合,一门新兴的交叉科学——木材仿生光学应运而生。该学科旨在解码木材微观结构中蕴含的光学原理,并以此为灵感,设计与... 木材作为一种古老而丰富的天然材料,其价值长期以来主要局限于结构与燃料领域。然而,随着纳米技术与仿生学的交叉融合,一门新兴的交叉科学——木材仿生光学应运而生。该学科旨在解码木材微观结构中蕴含的光学原理,并以此为灵感,设计与制备具有优异性能的新型光子材料与器件。论文系统阐述木材仿生光学的研究背景,揭示其从“材料对象”到“灵感源泉”的范式转变;深入剖析木材仿生光学的研究内涵,将其划分为结构解析、原理探究与仿生重构三个核心层次;并详细论述该领域的主要研究内容,涵盖对木材自身光学现象的深入理解,以及由此启发的仿生制备策略。在此基础上,文章进一步探讨木材仿生光学在推动可持续发展、促进多学科融合及启发颠覆性技术方面的深远意义。最后,全文总结当前研究面临的挑战,并对未来的发展方向,如动态响应光子材料、与生命功能的集成、计算辅助设计及面向“碳达峰、碳中和”的生物基光子学战略等进行了展望。论文旨在系统梳理木材仿生光学的知识体系,为该领域的深入发展与创新应用提供理论参考和方向指引。 展开更多
关键词 木材仿生 仿生光学 结构色 室温磷光 可持续材料 光子器件
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考虑生物黏性的胸部力学响应通道缩放方法
2
作者 刘志新 张钧栋 +3 位作者 李想 张琪 于征磊 刘伟东 《吉林大学学报(工学版)》 北大核心 2026年第1期109-115,共7页
针对中国体征假人胸部生物保真度的评价指标,提出了一种考虑生物组织黏性作用的胸部力学响应通道缩放方法。根据人体黏弹性生物特征,引入等效黏度C_(E)的概念,对现有的弹性缩放方法进行黏性修正。通过引入黏度修正因子ξ和速度损耗因子e... 针对中国体征假人胸部生物保真度的评价指标,提出了一种考虑生物组织黏性作用的胸部力学响应通道缩放方法。根据人体黏弹性生物特征,引入等效黏度C_(E)的概念,对现有的弹性缩放方法进行黏性修正。通过引入黏度修正因子ξ和速度损耗因子e,建立一种非线性通道缩放表达式。该方法计算得到的最大冲击力和最大压缩量的平均误差分别为8.77%和5.55%,相较于原方法分别降低了3.84%和0.37%。仿真结果表明,该方法对冲击力修正有效。 展开更多
关键词 工程仿生学 汽车碰撞假人 胸部冲击响应通道 黏弹性缩放方法
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微织构疏水表面研究进展
3
作者 丁宁 杨云淏 +3 位作者 谭鹏乐 董之宁 张楷毓 史尧臣 《化工新型材料》 北大核心 2026年第3期36-40,52,共6页
微织构疏水表面因独特的物理化学特性,在工业防污、生物医学及航天领域展现出巨大潜力。综述了微织构疏水表面研究进展,重点围绕微观织构-性能关联机理和其构效关系、仿生设计策略及全生命周期评价方法展开多维度分析。首先介绍了微织... 微织构疏水表面因独特的物理化学特性,在工业防污、生物医学及航天领域展现出巨大潜力。综述了微织构疏水表面研究进展,重点围绕微观织构-性能关联机理和其构效关系、仿生设计策略及全生命周期评价方法展开多维度分析。首先介绍了微织构表面疏水特性及其不同润湿状态的研究进展,揭示了Wenzel状态与Cassie状态的转变机理;其次,分析了表面织构形貌对疏水性能的影响机理,探讨疏水表面形貌设计的关键参数,并基于仿生原理优化织构设计。最后,总结了表面疏水性能的检验方法和评估机制,旨在为相关领域的研究和应用提供参考。 展开更多
关键词 微织构 疏水性 织构形貌 仿生设计 评估机制
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基于直写成型的仿生结构氧化铝基陶瓷型芯的制备及其性能研究
4
作者 江红涛 王昊 +1 位作者 王莉丽 杨昕昊 《陕西科技大学学报》 北大核心 2026年第2期153-162,共10页
为解决传统陶瓷型芯制备工艺难以实现复杂结构高精度成型的问题,以及氧化铝基陶瓷型芯溶失效率偏低的问题,采用直写成型技术制备仿生血管结构氧化铝基陶瓷型芯,并研究关键工艺参数.结果表明,在最佳打印压力25 Psi与35 Psi、喷头内径0.41... 为解决传统陶瓷型芯制备工艺难以实现复杂结构高精度成型的问题,以及氧化铝基陶瓷型芯溶失效率偏低的问题,采用直写成型技术制备仿生血管结构氧化铝基陶瓷型芯,并研究关键工艺参数.结果表明,在最佳打印压力25 Psi与35 Psi、喷头内径0.41 mm、打印速度20 mm·s^(-1)与25 mm·s^(-1)、层高0.5 mm的条件下,所制备的三层与四层陶瓷型芯均满足陶瓷型芯室温抗弯强度要求,其中四层陶瓷型芯(样品2)强度达15.84 MPa.总气孔率>30%的三层结构(45.14%)与四层(43.24%)结构实现了力学强度与溶失性能的协同平衡.溶失实验显示,仿生结构因孔道设计促进碱液渗透与反应面积增大,溶失速率达0.133 1%·h^(-1),远超夹层及实体结构.研究表明,采用直写成型技术制备的仿生血管结构氧化铝基陶瓷型芯,能够实现复杂结构的高精度成型,并同时兼具优异的力学性能与溶失效率,可为航空叶片等提供新工艺. 展开更多
关键词 直写成型 仿生结构 氧化铝基陶瓷型芯 增材制造
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质子交换膜燃料电池仿生波浪形三通道蛇形流场性能研究
5
作者 谢旭良 杨蕊 陈昊 《化学工程》 北大核心 2026年第3期51-56,共6页
质子交换膜燃料电池的性能受其流场结构及操作条件的影响显著。创新性地基于鸟腹部流线设计,结合三通道蛇形流场,构建了一种三通道仿生波浪形流场结构,并采用阴/阳极逆流布置。通过仿真研究,对比分析仿生波浪形流场与传统蛇形流场的性... 质子交换膜燃料电池的性能受其流场结构及操作条件的影响显著。创新性地基于鸟腹部流线设计,结合三通道蛇形流场,构建了一种三通道仿生波浪形流场结构,并采用阴/阳极逆流布置。通过仿真研究,对比分析仿生波浪形流场与传统蛇形流场的性能差异,并探讨操作条件(包括阳极/阴极进气湿度和电池温度)对电池性能的影响。研究结果显示:在电流密度为1.8 A/cm^(2)时,仿生波浪形流场相较于三通道蛇形流场,输出电压提升1.78%,总输出功率提升1.645%,但压降增加4.6倍。此外,操作条件对电池性能有显著影响:阳极进气湿度在低或高湿度下会导致性能下降,而在中等湿度下性能最佳;阴极进气湿度在中高湿度下对性能影响较小,但在低湿度下性能下降明显。因此,在实际应用中,建议采用中等阳极进气湿度和中高阴极进气湿度,以优化电池性能。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 仿生波浪形流场结构 数值研究 性能计算
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基于EDEM-RecurDyn的仿生开沟器设计与试验
6
作者 李强 李籽环 +4 位作者 石世万 幸享洲 龙婵娟 杨艳 赵立军 《农机化研究》 北大核心 2026年第6期1-9,共9页
针对山地果园开沟器存在的作业阻力大、开沟深度稳定性不足等问题,设计了一种仿生减阻开沟器。以穿山甲第3爪趾为仿生原型,设计了仿生开沟刀,并基于EDEM-RecurDyn耦合仿真技术对其作业过程进行分析。为探究关键作业参数对开沟器性能的影... 针对山地果园开沟器存在的作业阻力大、开沟深度稳定性不足等问题,设计了一种仿生减阻开沟器。以穿山甲第3爪趾为仿生原型,设计了仿生开沟刀,并基于EDEM-RecurDyn耦合仿真技术对其作业过程进行分析。为探究关键作业参数对开沟器性能的影响,以开沟阻力和深度稳定性系数为评价指标,对开沟深度、刀盘转速、前进速度展开研究。结果显示:开沟阻力会随着开沟深度、刀盘转速、前进速度的增加而增大;开沟深度稳定性系数则会随着开沟深度和前进速度的增加而减小,随刀盘转速的增加而增大。通过响应面分析进行参数优化,得到最优参数组合为:开沟深度311.07 mm,刀盘转速602.88 r/min,前进速度0.71 km/h。此时,开沟阻力为2427.53 N,开沟深度稳定性系数为88.75%,开沟阻力与开沟深度稳定性系数的仿真值与试验值相对误差分别为8.21%和5.16%,表明耦合仿真模型具有较高的准确性。与普通开沟器相比,仿生开沟器的作业阻力降低了8.55%,符合国家相关标准要求。研究结果可为果园开沟施肥机开沟器的设计与优化提供理论依据和技术参考。 展开更多
关键词 仿生开沟器 EDEM-Recurdyn耦合仿真 参数优化 响应面分析
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仿生槐叶萍结构的液滴冲击动力学及防冰行为
7
作者 弯艳玲 殷宇宏 +2 位作者 张国栋 薛婧泽 于化东 《表面技术》 北大核心 2026年第6期199-214,共16页
目的旨在开发一种通过对液滴动态行为的精准调控,从而延缓结冰过程并提升表面抗冰性能的仿生表面。方法采用电火花加工技术在6061铝合金表面构建仿槐叶萍爪状微结构,结合低表面能物质修饰,制备具有微/纳复合层次的超疏水表面。利用高速... 目的旨在开发一种通过对液滴动态行为的精准调控,从而延缓结冰过程并提升表面抗冰性能的仿生表面。方法采用电火花加工技术在6061铝合金表面构建仿槐叶萍爪状微结构,结合低表面能物质修饰,制备具有微/纳复合层次的超疏水表面。利用高速摄像系统观测液滴冲击动力学行为,并结合数值模拟分析液滴铺展、回弹及三相接触线演变过程。通过自制结冰测试平台评估表面在低温条件下的抗结冰性能,并进行不同水深下的抗浸润稳定性测试。结果仿生表面表现出优异的超疏水性,表观接触角达152.5°。液滴冲击实验表明,该表面能诱导液滴由轴向铺展转为法向铺展,显著抑制Worthington射流,液滴接触时间缩短至11 ms,去除效率达32%。倾斜表面仍能实现液滴有效去除。抗结冰测试显示,该表面可显著延缓结冰时间,积雪在33 s内完全融化并在轻微气流扰动下迅速脱离。经50 mm水深浸泡30 min后,表面接触角仍保持在151°,气膜稳定性良好。结论成功构建了一种具有两级“气垫效应”的仿生超疏水表面,通过微结构设计结合表面化学改性,实现了对液滴动态行为的有效调控和结冰过程的显著延缓。该表面在倾斜、低温及水下环境中均表现出良好的稳定性与抗浸润能力,具备在复杂环境中应用的潜力,为仿生防冰表面的设计与制备提供了理论与实践依据。 展开更多
关键词 除冰 仿生设计 超疏水性 附着力低 气垫效果
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基于双向流固耦合仿真的仿生鲣鱼尾鳍水动力特性研究
8
作者 张禹 刘鸿瑞 +2 位作者 赵文川 彭龄慧 张思卿 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第4期27-34,共8页
为揭示鲣鱼尾鳍高效推进的水动力学机理,通过双向流固耦合数值模拟方法开展仿生鲣鱼尾鳍水动力特性研究。研究分析了不同摆动角度、频率及结构特征对尾鳍瞬时推力、平均推力、推进效率和流场特性的影响规律。结果表明,尾鳍的摆角幅度在2... 为揭示鲣鱼尾鳍高效推进的水动力学机理,通过双向流固耦合数值模拟方法开展仿生鲣鱼尾鳍水动力特性研究。研究分析了不同摆动角度、频率及结构特征对尾鳍瞬时推力、平均推力、推进效率和流场特性的影响规律。结果表明,尾鳍的摆角幅度在25°~30°时,可以有效提高推进力,但超过30°时推进力提升不显著并且瞬时侧向力的峰值与谷值差异更明显,曲线震荡更剧烈,导致稳定性下降。摆动频率在0.8~1 Hz范围内柔性尾鳍游动效率最优。变厚度柔性尾鳍与等厚度柔性尾鳍相比,具有更好的推进性能,满足了真实意义上的鱼类尾鳍构造特点。研究结果可为仿生鲣鱼尾鳍的结构设计与运动控制提供实验依据。 展开更多
关键词 仿生 鲣鱼尾鳍 双向流固耦合 水动力特性
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电子系统电磁防护仿生设计要点分析
9
作者 包家立 《电工技术学报》 北大核心 2026年第4期1075-1086,共12页
暴露在复杂电磁环境中的电子系统极易受到环境电磁场的干扰和损坏,电磁防护是防止电磁环境干扰和损坏的重要手段。该文针对电磁防护仿生,分析了电子系统与生物系统的结构特征、电磁环境效应和生物效应、电磁效应的耦合途径、神经信号与... 暴露在复杂电磁环境中的电子系统极易受到环境电磁场的干扰和损坏,电磁防护是防止电磁环境干扰和损坏的重要手段。该文针对电磁防护仿生,分析了电子系统与生物系统的结构特征、电磁环境效应和生物效应、电磁效应的耦合途径、神经信号与传递保护、电磁防护仿生等。结果表明:电磁防护仿生的关键是模仿生物系统的结构,完成电子系统的仿生设计。生物系统是一个开放性结构,电子系统结构可模仿生物系统与外界电磁环境的物质交换、能量转换、信息传递机制。生物系统的信号耦合、编码、传递线保护能有效抵御强电磁干扰,电子系统应借鉴其结构特征。在整机系统上,借鉴生物的抗扰性(鲁棒性)、自律性(自组织、自适应、自修复)、遗传性机制,设计具备高效电磁抗扰能力的电子系统。 展开更多
关键词 电磁防护 仿生 电磁环境 电磁兼容 生物系统
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耕层残膜回收机破碎装置优化设计与试验
10
作者 王伟 戴唯 +3 位作者 吕洲翼 王浩霖 张冬园 任德志 《农业机械学报》 北大核心 2026年第2期90-100,共11页
为了解决耕层残膜回收机作业回收效果差,膜-茬-土复合体过大导致破碎装置关键零部件分离不彻底等问题,本文设计了耕层残膜回收机破碎装置。提土挡板和破碎辊可一次性破碎膜-茬-土复合体,达到耕层残膜回收机农艺和农机技术要求。通过动... 为了解决耕层残膜回收机作业回收效果差,膜-茬-土复合体过大导致破碎装置关键零部件分离不彻底等问题,本文设计了耕层残膜回收机破碎装置。提土挡板和破碎辊可一次性破碎膜-茬-土复合体,达到耕层残膜回收机农艺和农机技术要求。通过动力学分析,确定提土挡板抛摔破碎时瞬时速度为35.5 m/s和抛摔破碎时用时0.75 s。为了优化破碎装置结构参数,利用弓背蚁上颚齿进行仿生破碎辊设计,结合离散元软件Rocky对破碎辊上置辊转速、下置辊转速、上下置辊中心高度差进行三因素三水平二次回归正交试验,得出最优参数组合为上置辊转速425 r/min、下置辊转速395 r/min、上下置辊中心高度差50 mm。台架试验结果表明,耕层残膜回收机物料破碎率为96.6%,含土率仅为6%,与仿真试验值误差小于2%。田间试验结果表明,回收率为95.6%破碎率为94.4%,验证了仿真理论结果,机具通过性显著提高。研究结果为耕层残膜回收机研发和改进提供了依据。 展开更多
关键词 残膜回收机 破碎装置 仿生设计 耕层
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基于摩擦和脑电的盲人触觉灵敏性研究
11
作者 唐玮 徐州青 陈玉森 《机械工程学报》 北大核心 2026年第1期285-295,共11页
盲人具有优于健康人的触觉灵敏性,基于认知行为学、摩擦学和脑电图法,从手指的摩擦振动到大脑的触感反应,对比研究了盲人和健康人触摸仿生六边形纹理时纹理深度识别阈值的差异,揭示了盲人触觉灵敏的相关机理。结果表明:当纹理深度接近... 盲人具有优于健康人的触觉灵敏性,基于认知行为学、摩擦学和脑电图法,从手指的摩擦振动到大脑的触感反应,对比研究了盲人和健康人触摸仿生六边形纹理时纹理深度识别阈值的差异,揭示了盲人触觉灵敏的相关机理。结果表明:当纹理深度接近健康人和盲人的触感深度阈值时,触摸产生的形变摩擦比例显著增大,振动信号主频达到帕西尼小体振动感知范围,可以有效感知表面纹理。与健康人相比,盲人的六边形纹理触感深度阈值更低,触摸纹理时产生的形变摩擦分量、振动信号频谱最大幅值以及激发的脑电事件相关电位(Event-related Potential,ERP) P100、P200和P300成分幅值更高,大脑激活面积尤其是枕叶激活面积更大。建立了双通道神经元群模型,结果显示盲人触感激发的大脑神经通路耦合强度及神经元活动更强,大脑对触感的信息加工强度更高。研究结果对盲人产品设计及盲人触感研究具有参考价值。 展开更多
关键词 触感深度阈值 盲人 摩擦振动 脑电 仿生六边形纹理
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股骨近端仿生髓内钉系统固定治疗A2型股骨转子间骨折
12
作者 程飞 张镇 +4 位作者 罗仲伟 龚广政 沈金虎 杨六中 卢飞飞 《临床骨科杂志》 2026年第1期92-95,共4页
目的探讨股骨近端仿生髓内钉系统(PFBN)固定治疗A2型股骨转子间骨折的疗效。方法采用PFBN固定治疗13例A2型股骨转子间骨折患者。记录手术情况、术后部分负重下地时间、骨折愈合时间、术后并发症发生情况及髋关节活动度,采用Harris评分... 目的探讨股骨近端仿生髓内钉系统(PFBN)固定治疗A2型股骨转子间骨折的疗效。方法采用PFBN固定治疗13例A2型股骨转子间骨折患者。记录手术情况、术后部分负重下地时间、骨折愈合时间、术后并发症发生情况及髋关节活动度,采用Harris评分评估髋关节功能恢复情况。结果患者均获得随访,时间6~12个月。手术时间45~75 min,术中透视13~36次,术中出血量80~130 ml。术后部分负重下地时间7~10 d。骨折均愈合,时间3~5(3.8±2.4)个月。术后均未发生螺钉切出或退出、内固定断裂、骨折不愈合、髋内翻畸形等并发症。末次随访时,患侧髋关节活动度:屈曲90°~125°(110.2°±11.6°),后伸0°~10°(5.4°±3.6°),内旋10°~40°(30.4°±10.2°),外旋10°~40°(30.3°±9.8°),外展20°~45°(40.2°±5.8°),内收10°~40°(30.3°±10.4°);Harris评分78~95(89.8±6.8)分,其中优4例,良8例,可1例,优良率为12/13。结论PFBN固定治疗A2型股骨转子间骨折固定牢靠,术后患者可早期下地活动,并发症发生少,效果满意。 展开更多
关键词 股骨近端仿生髓内钉系统 A2型股骨转子间骨折
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当代数字技术驱动下的动态建筑设计趋向研究
13
作者 高晓明 王航 +1 位作者 李超先 李晓东 《新建筑》 2026年第1期86-92,共7页
数字时代背景下,动态建筑依托于各类数字技术的广泛应用和深度融合而呈现多元化的发展趋势与特征,并成为当前实现“人—建筑—环境”可持续发展的关键载体。在系统性概述数字技术与建筑设计交织发展脉络的基础上,文章首先阐明各历史时... 数字时代背景下,动态建筑依托于各类数字技术的广泛应用和深度融合而呈现多元化的发展趋势与特征,并成为当前实现“人—建筑—环境”可持续发展的关键载体。在系统性概述数字技术与建筑设计交织发展脉络的基础上,文章首先阐明各历史时期技术支持下的动态建筑演变过程及其概念内涵;同时,通过对当代六个典型动态建筑案例及其所应用的数字技术解析,探索数字技术应用于动态建筑设计的途径和方式,总结出机械仿生式、环境响应式、人境交互式三类数字技术驱动下的动态建筑设计趋向;最后总结当前动态建筑设计存在的局限与挑战,并指出其发展趋势,以为未来动态建筑设计提供理论与实践启示。 展开更多
关键词 数字技术 动态建筑 机械仿生 环境响应 人境交互
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基于间接伪造方式的硅胶指纹膜制备及其应用研究
14
作者 颜磊 黄芳珊 +1 位作者 罗茜 喻彦林 《刑事技术》 2026年第1期36-43,共8页
指印的间接伪造是指以手指遗留的现成指印为母版进行伪造,因不需要捺印人配合且隐蔽性强,在现实中具有较大危害。但若将间接伪造指印应用到电子证据取证中用以破解电子设备,将会极大程度上为取证流程提供便利。本文探究了以间接伪造方... 指印的间接伪造是指以手指遗留的现成指印为母版进行伪造,因不需要捺印人配合且隐蔽性强,在现实中具有较大危害。但若将间接伪造指印应用到电子证据取证中用以破解电子设备,将会极大程度上为取证流程提供便利。本文探究了以间接伪造方法制成的仿生指纹膜对各类搭载指纹识别系统的电子设备的破解效果。实验中采集已经形成的可见指印与潜指印作为样本,制作普通硅胶和电容硅胶指纹膜,破解手机、平板电脑、指纹考勤机和智能门锁等设备;考察了指印样本质量、光敏印章的制作条件、指纹膜的制作条件等因素对破解效果的影响。结果表明,通过对已经形成的真实指印样本进行扫描、打印、刻制光敏印章后制成指纹膜,能够成功破解搭载指纹识别系统的一系列电子设备,并达到较高的成功率。间接伪造硅胶指纹膜的制作过程便利快捷,并提供了一种无需拆机或侵入系统即可破解相关电子设备的方法,能更好地保护物证原始性、完整性。但也需要意识到此方法的危害性,应呼吁公众在日常生活中注重保护自身指纹信息安全。 展开更多
关键词 指纹识别 仿生指纹膜 硅胶指纹膜 间接伪造 解锁
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仿生眼架构的探索与研究
15
作者 谢敏 张苡宁 任华杰 《火控雷达技术》 2026年第1期110-113,共4页
仿生眼技术作为机器视觉与人工智能的重要连接桥梁,近年来引发了广泛的研究热潮。本文从光电探测领域的角度出发,以人眼为例对脊椎动物单眼仿生眼的组成架构进行了探索与研究,对其应用场景进行了分析探讨。随着类脑芯片、类神经元器件... 仿生眼技术作为机器视觉与人工智能的重要连接桥梁,近年来引发了广泛的研究热潮。本文从光电探测领域的角度出发,以人眼为例对脊椎动物单眼仿生眼的组成架构进行了探索与研究,对其应用场景进行了分析探讨。随着类脑芯片、类神经元器件、人工神经编码等关键技术的突破,仿生眼将在医疗康复、机器视觉、无人系统等领域展现巨大的潜力。 展开更多
关键词 仿生眼 机器视觉 光电探测 人工智能
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高含水率玉米纵轴流脱粒装置刚柔耦合结构设计与试验 被引量：1
16
作者 张静 胡经营 +4 位作者 周正 李世龙 刘希光 何勋 张红梅 《农业工程学报》 北大核心 2026年第1期58-70,共13页
针对黄淮海地区高含水率玉米籽粒收获中籽粒破碎率高和脱净率低的突出问题,该研究提出一种基于刚柔耦合降损机理的纵轴流脱粒方案,设计“刚柔耦合脱粒元件+仿生拇指脱粒元件”协同脱粒结构,采用4组刚柔耦合元件90°均布、8组仿生元... 针对黄淮海地区高含水率玉米籽粒收获中籽粒破碎率高和脱净率低的突出问题,该研究提出一种基于刚柔耦合降损机理的纵轴流脱粒方案,设计“刚柔耦合脱粒元件+仿生拇指脱粒元件”协同脱粒结构,采用4组刚柔耦合元件90°均布、8组仿生元件45°交错的多螺旋交错排布方式优化脱粒元件与籽粒的接触特性。对脱粒装置的关键部件进行理论分析与计算,基于Hertz接触理论和离散元法,通过网格划分与坐标填充法构建含3层粘结键的柔性玉米果穗多尺度模型,并进行了力学标定验证以及两种脱粒装置的脱粒过程对比仿真,所建果穗模型可在装置内实现籽粒脱粒、芯轴弯曲和折断,验证了仿真模型和脱粒装置结构设置的准确性。通过单因素试验明确影响脱粒性能的主要因素为滚筒转速、喂入量和凹板间隙,采用Box-Behnken响应面设计试验方案,结合正交试验与响应面分析探究各因素交互作用规律,并以籽粒破碎率和未脱净率为评价指标进行台架验证试验,与黄淮海地区主流常规开式脱粒装置(刚性钉齿滚筒+栅格凹板)进行对比分析。结果表明:影响脱粒性能的主次因素顺序为滚筒转速、凹板间隙、喂入量,较优理论参数组合为滚筒转速421.77 r/min、喂入量7.80 kg/s、凹板间隙40.54 mm,此参数组合下理论籽粒破碎率与未脱净率最优值分别为3.64%、1.22%。考虑实际工程应用,凹板间隙圆整取40 mm,其余参数保持理论优化值不变,试验结果表明,本研究设计的闭式脱粒滚筒装置籽粒破碎率与未脱净率分别为3.78%、1.47%,较常规开式脱粒装置两项指标分别降低1.79和0.08个百分点,满足GB/T21962-2020脱粒性能标准要求。研究证实所提出的刚柔耦合与仿生拇指元件协同脱粒装置,能显著降低籽粒冲击损伤,可为30%~35%高含水率玉米低损收获装备的研发提供设计参考。 展开更多
关键词 玉米籽粒 脱粒装置 纵轴流 离散元 刚柔耦合 仿生拇指元件
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仿海豚哨声频率调制水声通信信号自动识别 被引量：1
17
作者 刘亚男 刘凇佐 +3 位作者 方涛 马天龙 颜宏璐 凌焕章 《声学学报》 北大核心 2026年第1期310-321,共12页
针对现有水声信号特征参数无法有效识别仿海豚哨声水声通信信号调制方式的问题,提出联合多特征的仿海豚哨声频率调制水声通信信号自动识别方法。首先,通过预处理和最小二乘多项式拟合估计海豚哨声谱轮廓;然后,基于估计的海豚哨声谱轮廓... 针对现有水声信号特征参数无法有效识别仿海豚哨声水声通信信号调制方式的问题,提出联合多特征的仿海豚哨声频率调制水声通信信号自动识别方法。首先,通过预处理和最小二乘多项式拟合估计海豚哨声谱轮廓;然后,基于估计的海豚哨声谱轮廓提取特征参数,仿真结果表明提取的特征对仿海豚哨声频率调制水声通信信号具有良好的识别能力和稳健性;最后,联合支持向量机分类器实现自动识别。湖试验证了所提方法的识别效果,分析了调制参数(码元宽度和频率偏移量)对识别率的影响。结果表明,调制的频率偏移量对平均识别率的影响更显著。当频率偏移量为50 Hz,信噪比大于5 dB时,平均识别率约90%以上;当频率偏移量不小于100 Hz,信噪比大于0 dB时,平均识别率达到95%以上。 展开更多
关键词 仿生水声通信 海豚哨声 自动调制识别 特征提取 哨声谱轮廓
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水下高速仿生机器鱼的研究进展与分析
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作者 邱玥 陈明茹 +5 位作者 王旭 黄永祥 余国栋 庄焱 王常宇 肖佳媚 《信息与控制》 北大核心 2026年第1期1-20,37,共21页
能实现高速运动的鱼类有许多与提高游泳性能有关的形态学适应特征,这对高速仿生机器鱼的研制具有重要借鉴意义。然而,在以往的研究中,对于鱼体形态效应的讨论较少。本文旨在分析高速游动鱼类的形态特征对仿生机器鱼设计的启发,探索提升... 能实现高速运动的鱼类有许多与提高游泳性能有关的形态学适应特征,这对高速仿生机器鱼的研制具有重要借鉴意义。然而,在以往的研究中,对于鱼体形态效应的讨论较少。本文旨在分析高速游动鱼类的形态特征对仿生机器鱼设计的启发,探索提升仿生机器鱼高速游动性能的关键因素。通过梳理典型鱼类游动模式及其关键形态学特征,归纳出典型高速游动鱼类在体型流线化、推进模式高效化方面的形态学特征。系统地总结了当前高速仿生机器鱼在流体动力学优化与运动过程控制方面的主要研究成果,评估了不同推进方式、机械结构与游动性能的关系。结果表明,目前多款高速仿生机器鱼的游速能达到1 m/s及以上,最高游动速度可达到3.7 m/s,且已应用于多种实际场景;但各高速模型机普遍在推进效率、机动性与能耗控制等方面存在优化空间。此外,本文分析了高速仿生机器鱼在设计和控制过程中面临的材料结构轻量化、自主决策控制与动力协调等关键技术难题,并针对性地提出了发展方向和应用展望,以为后续高速仿生机器鱼的研制和应用提供理论支持与技术参考。 展开更多
关键词 仿生机器鱼 高速游动 推进方式 推进机理
原文传递
3D生物打印与肌腱修复:应用进展和未来方向
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作者 刘学淼 张玉昌 +2 位作者 张卫国 田康 王星 《中国组织工程研究》 北大核心 2026年第26期6923-6929,共7页
背景:目前,3D生物打印技术凭借多尺度结构可控性与功能集成化设计能力已成为肌腱组织工程的前沿解决方案。目的:系统综述3D打印技术在肌腱修复中的最新研究进展。方法:以“3D printing,bioink,Myotendinous junction,tendon repair,Tend... 背景:目前,3D生物打印技术凭借多尺度结构可控性与功能集成化设计能力已成为肌腱组织工程的前沿解决方案。目的:系统综述3D打印技术在肌腱修复中的最新研究进展。方法:以“3D printing,bioink,Myotendinous junction,tendon repair,Tendon-bone junction,Biomimetic scaffold”为关键词在PubMed和Web of Science数据库进行文献检索,以“3D打印,生物墨水,肌肉-肌腱界面,肌腱修复,腱骨界面,生物仿生支架”为关键词在中国知网中检索文献。排除与主题关联性不强的文章,最终纳入109篇文献进行综述。结果与结论:3D打印技术通过多材料集成和可控的仿生结构设计有效复现了肌腱的多层级结构,主流技术(如熔融电纺丝、挤出式打印等)在纤维排列、界面模拟及动态调控中发挥差异化优势,构建肌肉-肌腱界面处力学过渡层与肌腱-骨骼界面处四区渐变结构;生物墨水功能化创新(免疫调节材料、跨物种供氧支架等)及多技术协同(定向纤维沉积+光固化增强)提升支架生物活性与力学-生物学耦合能力;在愈合全周期(炎症期支撑、增殖期引导、重塑期调控)实现从分子到宏观的精准干预,优化胶原排列与修复力学性能。针对肌肉-肌腱界面处、肌腱本体、肌腱-骨骼界面处的差异化修复策略(多材料梯度、定向纤维、梯度支架)已取得进展。尽管面临分辨率-效率矛盾、材料匹配不足等挑战,3D打印技术仍为肌腱修复提供了从结构仿生到功能再生的新策略,未来智能材料(光热/压电)与多模态技术(4D打印、类器官)融合有望推动动态功能再生,为界面修复提供技术参考。 展开更多
关键词 3D打印 生物墨水 肌肉-肌腱界面 肌腱本体 腱骨界面 梯度结构 仿生支架
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