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Development of Junction Elements from Study of the Bionics 被引量:2
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作者 Wilson Kindlein Junior Luis Henrique Alves Cndido +2 位作者 André Canal Marques Sandra Souza dos Santos Maurício da Silva Viegas 《Journal of Bionic Engineering》 SCIE EI CSCD 2007年第1期41-46,共6页
The applications of bionic methodology developed by the Laboratory of Design and Material Selection as basis in the creation of junction elements were demonstrated. These elements favor the application of Ecodesign in... The applications of bionic methodology developed by the Laboratory of Design and Material Selection as basis in the creation of junction elements were demonstrated. These elements favor the application of Ecodesign in reference to the effectiveness of product dismount aiming the reduction of ambient impact in all its phases of use. The creation, the development and the confection of new junction elements were described, and case studies of new products developed specifically with this purpose were presented. 展开更多
关键词 bionicS ECODESIGN junction elements
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茶园仿生掘耕刀具设计与试验
2
作者 任宁 俞国红 +2 位作者 应博凡 沈帅 陈志东 《中国农机化学报》 北大核心 2026年第1期24-30,共7页
为解决现有掘耕刀具在茶园掘耕过程中存在阻力大、能耗高的问题,基于穿山甲爪趾开展掘耕刀具结构仿生设计,利用正交试验设计刀面仿生凸棱结构,并采用离散元方法研究不同参数组合对掘耕阻力的影响水平,获得最优组合参数:凸棱宽度为5.0 mm... 为解决现有掘耕刀具在茶园掘耕过程中存在阻力大、能耗高的问题,基于穿山甲爪趾开展掘耕刀具结构仿生设计,利用正交试验设计刀面仿生凸棱结构,并采用离散元方法研究不同参数组合对掘耕阻力的影响水平,获得最优组合参数:凸棱宽度为5.0 mm,凸棱高度为3.0 mm;使用最优参数开展全仿生刀具设计及耕作仿真分析,仿真试验结果表明,使用全仿生刀具可理论减阻35.4%。通过田间试验表明,使用全仿生学设计的掘耕刀具进行茶园耕作管理,实际可减阻30.6%,整体具有较好的减阻效果;同时,开展耕深、耕深变异系数等耕作质量指标对比分析,结果显示,全仿生刀具在减阻的同时还能够保持良好的耕作质量。 展开更多
关键词 茶园 掘耕 减阻 离散元 仿生学
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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
3
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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低阻力三七挖掘复合仿生铲设计与试验
4
作者 王成琳 赵则栋 +3 位作者 李鹏飞 潘韦宇 张兆国 刘伟健 《农业机械学报》 北大核心 2026年第1期239-251,共13页
三七作为云南地区名贵中药材,其机械化收获存在挖掘阻力大的问题,减小挖掘阻力对提高三七机械化收获效率具有重要意义。针对这一问题,本文设计了一种新型复合仿生铲。通过理论分析确定了影响复合仿生铲挖掘阻力的因素:仿生刀长度、宽度... 三七作为云南地区名贵中药材,其机械化收获存在挖掘阻力大的问题,减小挖掘阻力对提高三七机械化收获效率具有重要意义。针对这一问题,本文设计了一种新型复合仿生铲。通过理论分析确定了影响复合仿生铲挖掘阻力的因素:仿生刀长度、宽度和高度,铲体宽度、长度和铲刃斜角,结合上述因素和标定试验获得的物理参数,使用Hertz-Mindlin(no-slip)模型设计正交试验,得出挖掘阻力最小的复合仿生铲结构参数组合。设计跟踪颗粒位移流向的仿真试验,评估所提出的复合仿生铲减阻能力和挖掘效果。采用正交试验方法进行现场试验,确定了复合仿生铲最佳工作参数组合:入土角为15°,前进速度为0.3 m/s,铲片中心间距为80 mm;得到复合仿生铲的平均挖掘阻力为1094.51 N,与平面铲、二阶铲和组合铲相比分别降低了25.30%、19.55%和10.76%。以上结果表明,所提出的复合仿生铲能够满足降低挖掘阻力、提高三七中药材机械化收获效率的需求。 展开更多
关键词 三七挖掘铲 复合仿生铲 挖掘阻力 离散元仿真 正交试验
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基于有限元分析和人手生理结构的工业机器人机械手爪结构设计研究
5
作者 黄颖 李琼 +2 位作者 张卫亮 陈艳 张博文 《自动化与仪器仪表》 2026年第1期101-104,109,共5页
随着工业自动化快速发展,社会对工业机器人机械手爪性能要求不断提高。为满足复杂工业场景多样化抓取需求,研究通过模仿人手的骨骼、肌肉和关节协同工作机制,设计了一种新型工业机器人机械手爪,并运用有限元分析法对其进行分析。实验结... 随着工业自动化快速发展,社会对工业机器人机械手爪性能要求不断提高。为满足复杂工业场景多样化抓取需求,研究通过模仿人手的骨骼、肌肉和关节协同工作机制,设计了一种新型工业机器人机械手爪,并运用有限元分析法对其进行分析。实验结果表明,该机械手爪在0 N~5 N抓取载荷范围内,各指节及基座法兰的最大等效应力与载荷呈线性正相关,应力分布合理,位移精度满足设计要求,仿生硅橡胶指腹的干摩擦系数达0.80,抓取成功率达到98%。可见,该机械手爪具有良好的力学性能、可靠性和抓取稳定性,可有效提升工业机器人的抓取能力。研究所提方法为工业机器人机械手爪设计提供了新思路,对推动工业自动化发展具有重要意义。 展开更多
关键词 工业机器人 机械手爪 有限元分析 硅橡胶 仿生设计
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Lightweight Design and Verification of Gantry Machining Center Crossbeam Based on Structural Bionics 被引量:29
6
作者 Ling Zhao Jianfeng Ma +1 位作者 Wuyi Chen Hongliang Guo 《Journal of Bionic Engineering》 SCIE EI CSCD 2011年第2期201-206,共6页
The lightweight and high efficiency of natural structures are the inexhaustible sources for engineering improvements. The goal of the study is to find innovative solutions for mechanical lightweight design through the... The lightweight and high efficiency of natural structures are the inexhaustible sources for engineering improvements. The goal of the study is to find innovative solutions for mechanical lightweight design through the application of structural bionic approaches. Giant waterlily leaf ribs and cactus stem are investigated for their optimal framework and superior performance. Their structural characteristics are extracted and used in the bio-inspired design of Lin MC6000 gantry machining center crossbeam. By mimicking analogous network structure, the bionic model is established, which has better load-carrying capacity than conventional distribution. Finite Element Method (FEM) is used for numerical simulation. Results show better specific stiffness of the bionic model, which is increased by 17.36%. Finally the scaled models are fabricated by precision casting for static and dynamic tests. The physical experiments are compared to numerical simulation. The results show that the maximum static deformation of the bionic model is reduced by about 16.22%, with 3.31% weight reduction. In addition, the first four natural frequencies are improved obviously. The structural bionic design is a valuable reference for updating conventional mechanical structures with better performance and less material consumption. 展开更多
关键词 lightweight design crossbeam structural bionics finite element method giant waterlily leaf
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仿生蛛网结构吸能特性研究及理论分析
7
作者 史香港 黄丽红 王辉 《机电工程技术》 2026年第1期156-163,共8页
随着汽车行业的飞速发展,人们对汽车安全性能的要求也越来越高。目前的汽车吸能盒的吸能效率不能满足这种要求,需要设计新型吸能盒解决这一问题。基于蛛网结构提出了汽车吸能盒基础仿生结构(BSS型),在此基础上,设计出BSS-S型、BSSR型、B... 随着汽车行业的飞速发展,人们对汽车安全性能的要求也越来越高。目前的汽车吸能盒的吸能效率不能满足这种要求,需要设计新型吸能盒解决这一问题。基于蛛网结构提出了汽车吸能盒基础仿生结构(BSS型),在此基础上,设计出BSS-S型、BSSR型、BSS-SR型仿生结构。通过Abaqus/Explicit软件对4种类型结构的吸能盒进行动态冲击仿真,分析冲击过程中的吸能性能、仿生结构变形模式和内部结构旋转对吸能性能的影响。基于简化超折叠理论,提出各仿生结构平均压缩力模型,得出对应的理论预测表达式,以便于快速预测变化结构的吸能特性。经过内部六边形旋转后(0°和30°)的结构,构成仿生结构基本单元类型发生改变,其变形模式、吸能性能都有所改善。结果表明,BSS-R型结构性能指标大于其他结构性能指标,具有较好的综合吸能特性。通过简化超折叠理论(SSFE)建立的平均压缩力模型与数值仿真结果吻合较好,可以快速判断结构的平均压缩力。 展开更多
关键词 吸能盒 仿生结构 动态冲击仿真 吸能性能 简化超折叠理论
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耕整播一体机鲨鱼背鳍仿生刀片设计与试验 被引量:1
8
作者 刘文广 郝晋璋 +3 位作者 赵永来 王利鹤 逯峻伊 赵港 《农业工程学报》 北大核心 2025年第16期35-45,共11页
为解决耕整播一体机作业过程中面临的土壤回填和碎土效果不佳,以及耕作阻力较大等问题,该研究基于鲨鱼背鳍的轮廓曲线设计了一种仿生直刃旋耕刀。通过高斯方程对背鳍轮廓进行拟合,结果显示拟合决定系数R2接近1且残差平方和SSE(sum of sq... 为解决耕整播一体机作业过程中面临的土壤回填和碎土效果不佳,以及耕作阻力较大等问题,该研究基于鲨鱼背鳍的轮廓曲线设计了一种仿生直刃旋耕刀。通过高斯方程对背鳍轮廓进行拟合,结果显示拟合决定系数R2接近1且残差平方和SSE(sum of squares of the residuals)值接近0,验证了所用函数方程的优越性及数据预测的准确性。借助离散元仿真软件,以刀辊回转速度n、机具前进速度v和耕作深度h为因素,以回填率Pr、碎土率I和耕作阻力F为指标,进行二次正交旋转组合仿真试验。结果显示,当刀辊回转速度为241 r/min,机具前进速度为0.65 m/s,耕作深度为120 mm时,仿生旋耕刀-土壤颗粒接触模型具有最优解。室内土槽试验进一步验证,仿生旋耕刀回填率为84.34%,碎土率为79.7%,平均耕作阻力为87.25N,在同等运动参数条件下相较于直刃刀、弯形刀和凿形刀,回填率分别提升了11.98%、36.62%、23.2%;碎土率分别提升了15.07%、6.89%、10.32%;耕作阻力分别降低了15.59%、28.83%、24.38%,并且各指标与仿真结果的相对误差分别为3.7%、3.2%和4.5%,仿真试验和室内土槽试验结果表明仿生旋耕刀在减少耕作阻力的同时,可提高带状旋耕作业的回填率和碎土率,验证了设计的正确性。研究结果可为带状旋耕装置的研发与优化提供支撑。 展开更多
关键词 离散元 仿真 仿生 旋耕刀 土槽试验 鲨鱼背鳍 回填率
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基于变截面设计的新型仿生类蜂窝结构的耐撞性 被引量:1
9
作者 李响 李宁创 +4 位作者 吴海华 付君健 胡启双 赵越超 李周发 《复合材料学报》 北大核心 2025年第5期2890-2901,共12页
为有效提升薄壁结构的吸能特性,受到骨骼和竹子结构的启发,提出了一种新型变截面仿生类蜂窝结构(VCBQH)。该结构在提高吸能特性的同时能有效降低结构的峰值碰撞力。通过准静态压缩试验,本文对比分析了0~2级VCBQH结构与传统蜂窝结构(TH)... 为有效提升薄壁结构的吸能特性,受到骨骼和竹子结构的启发,提出了一种新型变截面仿生类蜂窝结构(VCBQH)。该结构在提高吸能特性的同时能有效降低结构的峰值碰撞力。通过准静态压缩试验,本文对比分析了0~2级VCBQH结构与传统蜂窝结构(TH)在轴向与径向压缩下的能量吸收特性。研究发现,层级数的增加可显著降低VCBQH结构的峰值碰撞力,其中2级结构的峰值碰撞力分别较TH结构和0级VCBQH结构降低了23.33%和44.54%。此外,本文研究了角度、壁厚和层级对VCBQH结构耐撞性能的影响。结果显示,增加壁厚和层级均可提高结构的比吸能,但壁厚的增加会提高结构的初始峰值力,而合理设计的角度恰好可以弥补这一缺陷。在相同壁厚的情况下,2级VCBQH结构随角度增加,其比吸能提高了21.50%,同时初始峰值力下降了26.04%。 展开更多
关键词 有限元 层级 蜂窝结构 仿生 耐撞性
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高速公路声屏障板仿生结构设计及声学力学性能
10
作者 于征磊 张超磊 +3 位作者 陈立新 胡平 徐涛 郭滨恺 《吉林大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第9期3079-3088,共10页
为解决传统声屏障性能不足的问题,以犰狳外壳与蜂窝结构为仿生原型,设计了两种仿生声屏障板。通过仿真模拟对其性能进行研究分析,并结合现场测试进行验证。结果表明,仿生声屏障板的隔声性能较传统钢板大幅提高。其中,仿生犰狳外壳声屏... 为解决传统声屏障性能不足的问题,以犰狳外壳与蜂窝结构为仿生原型,设计了两种仿生声屏障板。通过仿真模拟对其性能进行研究分析,并结合现场测试进行验证。结果表明,仿生声屏障板的隔声性能较传统钢板大幅提高。其中,仿生犰狳外壳声屏障板的隔声量达37.711 dB,提升了38.1%。此外,本文对仿生声屏障板的凸尖高度与整体厚度进行了参数化设计。现场测试数据显示,仿生声屏障的插入损失为23.3 dB,较传统声屏障提高了50.3%。该设计实现了隔声性能、力学性能与成本的平衡,为高速公路声屏障板提供了一种新的设计思路与研究方法。 展开更多
关键词 工程仿生学 高速公路 声屏障 降噪性能 有限元仿真 插入损失
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基于离散元法的仿生旋耕刀作业性能研究
11
作者 徐高明 张晓宇 +3 位作者 谭伟超 洪延武 贺亭峰 丁启朔 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第10期82-90,共9页
针对旋耕秸秆还田存在的耕作扭矩大、秸秆埋覆质量差等问题,分析鼹鼠前足趾轮廓曲线,设计一种具有鼹鼠趾爪结构特征的仿生旋耕刀。基于离散元法开展以仿生齿圆弧直径、工作幅宽、弯折角为试验因素,以刀轴扭矩与秸秆空间分布变异系数为... 针对旋耕秸秆还田存在的耕作扭矩大、秸秆埋覆质量差等问题,分析鼹鼠前足趾轮廓曲线,设计一种具有鼹鼠趾爪结构特征的仿生旋耕刀。基于离散元法开展以仿生齿圆弧直径、工作幅宽、弯折角为试验因素,以刀轴扭矩与秸秆空间分布变异系数为指标进行三因素三水平正交组合仿真试验,确定仿生旋耕刀的最佳结构参数:仿生齿圆弧直径为12 mm、工作幅宽为45 mm、弯折角为120°。在相同耕作参数下与国标旋耕刀进行对比试验,刀轴扭矩降低5.8%,秸秆空间分布变异系数降低8.3%,证明仿生旋耕刀能够降低耕作扭矩并提高秸秆埋覆质量。为进一步检验仿生旋耕刀的作业性能,开展仿生旋耕刀与国标旋耕刀的田间耕作对比试验。结果表明,两种旋耕刀在不同耕作参数下的刀轴扭矩和秸秆空间分布变异系数变化规律一致,但相比于国标旋耕刀,仿生旋耕刀的刀轴扭矩下降近7%,秸秆空间分布变异系数减少超过11%。 展开更多
关键词 仿生 旋耕刀 离散元 刀轴扭矩 秸秆空间分布
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成像引信仿生复合减振结构设计与仿真 被引量:1
12
作者 张骢 陆俊桦 岳明凯 《兵工学报》 北大核心 2025年第2期326-337,共12页
面对弹道修正引信中光学组件无法承受弹丸高发射过载的迫切需求,针对某型制导炮弹成像引信光学系统,结合仿生理念提出一种引信光学系统减振方案。将竹子的宏微观结构应用于金属薄壁管,为光学系统设计两种具有竹子结构特征的金属薄壁套筒... 面对弹道修正引信中光学组件无法承受弹丸高发射过载的迫切需求,针对某型制导炮弹成像引信光学系统,结合仿生理念提出一种引信光学系统减振方案。将竹子的宏微观结构应用于金属薄壁管,为光学系统设计两种具有竹子结构特征的金属薄壁套筒,并同时设计由橡胶垫与碟簧复合的减振装置。利用有限元分析软件进行动力学仿真验证设计结构模型的减振效能。仿真结果表明:所提减振方案能够缓解光学系统受到的冲击并降低变形值,两种透镜外筒应变峰值降低40%、72%,光学传感器应变峰值降低68.21%、52.49%,证明该减振方案具有良好的减振效果。所提方案为光学部件在高过载引信中的应用提供新思路。 展开更多
关键词 光学系统 抗高过载 仿生设计 复合减振 有限元模拟
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一种肌腱驱动预充气软体管道机器人的设计
13
作者 袁国梁 费元昊 +3 位作者 陆逸新 李雨佳 桑大山 黄枭 《机械》 2025年第12期68-74,80,共8页
现有管道机器人在结构与功能方面发展已较为成熟,但部分刚性结构灵活性受限,且可能因刚性碰撞产生电火花,当管道内气体成分不稳定时构成安全隐患。对此,本文提出一种模块化、刚柔耦合及仿生学原理的肌腱驱动预充气软体管道机器人的结构... 现有管道机器人在结构与功能方面发展已较为成熟,但部分刚性结构灵活性受限,且可能因刚性碰撞产生电火花,当管道内气体成分不稳定时构成安全隐患。对此,本文提出一种模块化、刚柔耦合及仿生学原理的肌腱驱动预充气软体管道机器人的结构设计方案。研究建立了类肌腱仿生预充气气囊的理论模型,并通过有限元分析验证,融合了刚性与柔性结构的协同优势。该设计采用刚柔融合的模块化架构,集成了自适应变径与视觉检测功能。中段柔性驱动模块通过仿生预充气气囊与硅胶带的协同作用,实现了“伸缩-锚定”式低摩擦运动,显著提升在复杂管道中的适应性和通过性;首尾两端采用基于双摇杆-滑块机构的刚性变径模块,可在确保结构稳定性的同时自适应调节管径,有效提高管道作业效率。这种刚柔结合的设计充分发挥了柔性机构在复杂管道环境中的独特优势,为解决传统管道机器人适应性不足的问题提供了新思路。 展开更多
关键词 管道机器人 仿生学 软体 有限元分析
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一种仿蝴蝶扑翼飞行器的设计和有限元分析 被引量:1
14
作者 郭睿 张子鑫 +3 位作者 郝永平 黄兴宇 王雨田 李腾达 《机械工程与自动化》 2025年第1期62-64,67,共4页
针对现有仿蝴蝶扑翼飞行器自身重量大、飞行效率较低的问题,设计了一种通过舵机驱动的仿生蝴蝶飞行器。通过精简结构、增大迎面面积等措施,以获得更大的升阻比和平均气动升力,并采用有限元仿真分析对此加以验证。研究结果表明:该飞行器... 针对现有仿蝴蝶扑翼飞行器自身重量大、飞行效率较低的问题,设计了一种通过舵机驱动的仿生蝴蝶飞行器。通过精简结构、增大迎面面积等措施,以获得更大的升阻比和平均气动升力,并采用有限元仿真分析对此加以验证。研究结果表明:该飞行器以20°仰角飞行时的平均气动升力最大,能够克服自身重力实现扑翼飞行,基本满足在低空、小扰动环境中的飞行需求。 展开更多
关键词 仿生蝴蝶飞行器 结构设计 有限元分析 小扰动
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基于仿生视角下吉祥元素的可持续居家产品设计研究
15
作者 钟瑞军 《包装工程》 北大核心 2025年第24期463-474,共12页
目的设计一款具有吉祥元素的多功能可持续居家产品。方法本研究结合SET(系统工程理论)、AHP(层次分析法)、TRIZ(理论创意解题法)与Sagan(Self-Attention GAN,自注意力生成对抗网络),提出了一种创新的居家产品设计方案。首先,通过SET调... 目的设计一款具有吉祥元素的多功能可持续居家产品。方法本研究结合SET(系统工程理论)、AHP(层次分析法)、TRIZ(理论创意解题法)与Sagan(Self-Attention GAN,自注意力生成对抗网络),提出了一种创新的居家产品设计方案。首先,通过SET调研提炼出三层因素组,系统分析设计观念、功能需求与美学要求,进而形成设计预想和创新重点。通过AHP分析明确设计目标,确定可持续性、功能性与美学性等关键因素的权重,为后续设计决策提供量化支持。其次,运用Sagan网络对传统吉祥元素和现代设计风格进行深度学习,自动识别并提取符合消费者审美需求的纹样元素。这些元素不仅符合现代美学,而且具有文化传承意义。最后,使用TRIZ工具对设计过程中可能出现的矛盾冲突进行分析,提出优化方案并解决设计中的技术性和功能性难题。结论该设计最终呈现出一款结合废旧布料再设计与鹿角仿生造型的三合一家居产品,产品在视觉上具有吉祥元素,而在功能上具备多种实用性,如可调节支架、收纳功能等且采用环保材料,推动家居产品的可持续发展。此方案不仅满足了环保和功能性的需求,而且通过文化元素和现代设计语言的结合,提升了消费者对传统与创新的共鸣。 展开更多
关键词 吉祥元素 仿生设计 可持续设计 居家产品 AHP/TRIZ
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环形弹性杆扭转失稳特性的研究及应用
16
作者 谢琦 袁卫锋 《应用力学学报》 北大核心 2025年第1期174-181,共8页
建立了环形弹性杆的有限元模型,研究其在连续扭转作用下的力学响应,分析环形弹性杆在不同约束条件下的多稳态特性。静力学模拟发现,承受扭矩的环形弹性杆在特定约束下发生突弹跳变,但失稳后的环形弹性杆恢复为其初始形状,因而存在循环... 建立了环形弹性杆的有限元模型,研究其在连续扭转作用下的力学响应,分析环形弹性杆在不同约束条件下的多稳态特性。静力学模拟发现,承受扭矩的环形弹性杆在特定约束下发生突弹跳变,但失稳后的环形弹性杆恢复为其初始形状,因而存在循环失稳的独特现象;动力学分析表明,环形弹性杆抗扭的变形模态和突跳翻转的时机不但依赖于其几何及材料性质,而且和扭转速度相关。据此,提出了一种单自由度功能-结构一体式机构,可通过环形弹性杆的扭转产生复杂的波浪形运动并被应用于仿生机器鱼的运动驱动中。与传统的机构相比,环形弹性杆机构结构简单,易于控制,在软体机器人设计中具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 环形弹性杆 扭转失稳 有限元 仿生机器鱼
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基于膜翅的机床床身仿生结构设计
17
作者 张志鹏 李兴山 《一重技术》 2025年第1期25-28,8,共5页
基于膜翅结构建立力学数学模型,在SolidWorks下对床身结构进行蜻蜓膜翅的三种仿生设计。通过ANSYS对床身结构进行动静态特性分析。分析结果表明:与原型床身相比,中部型仿生设计床身质量减少3.41%,最大等效应力减少11.55%,比刚度效能提高... 基于膜翅结构建立力学数学模型,在SolidWorks下对床身结构进行蜻蜓膜翅的三种仿生设计。通过ANSYS对床身结构进行动静态特性分析。分析结果表明:与原型床身相比,中部型仿生设计床身质量减少3.41%,最大等效应力减少11.55%,比刚度效能提高2.68%,一阶固有频率提高8.43%,证明膜翅仿生结构的优越性,为机床仿生设计提供新思路。 展开更多
关键词 仿生结构 膜翅 床身 有限元
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基于藤壶仿生超材料的综合防护性能研究
18
作者 刘磊 王共冬 +1 位作者 刘辰泽 吕文为 《包装工程》 北大核心 2025年第9期286-295,共10页
目的为了满足未来航空航天、军工等领域防护装备在复杂作业环境下的综合防护性能需求,设计一种能够抵挡爆炸、高速弹体侵彻的轻质、高强度综合防护材料。方法受藤壶稳定的排列方式与几何结构启发,以超材料、仿生材料为理念,设计全新的... 目的为了满足未来航空航天、军工等领域防护装备在复杂作业环境下的综合防护性能需求,设计一种能够抵挡爆炸、高速弹体侵彻的轻质、高强度综合防护材料。方法受藤壶稳定的排列方式与几何结构启发,以超材料、仿生材料为理念,设计全新的仿藤壶梯度锥形管结构,并以芯层的形式嵌入现有材料,通过ABAQUS有限元仿真与实验结合验证其综合防护性能。结果藤壶仿生超材料相较于传统蜂窝材料,质量减小约24%;爆炸实验中背爆面爆炸极限应力降低约17%,胶泥凹陷深度降低约7%;冲击实验中后背板侵入位移减少约57%,胶泥凹陷深度降低约83%,具有更好的能量耗散效果。结论藤壶仿生超材料相较于传统蜂窝材料不仅具备更高的轻量化性能,其防爆炸、抗冲击的综合防护性能也得到有效提高。 展开更多
关键词 仿生超材料 综合防护性能 爆炸实验 冲击实验 有限元分析
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仿生混合薄壁结构的耐撞性研究
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作者 张逸飞 胡俊 《宁波工程学院学报》 2025年第4期10-17,共8页
为提高能量吸收装置的轻质高效性,构建了基于截面混合与仿生学设计的仿生混合薄壁结构。基于简化超折单元理论建立了薄壁管的平均碰撞力理论模型,并采用有限元分析的方法进行了耐撞性参数化研究,从吸能特性和变形模式两方面对比分析了... 为提高能量吸收装置的轻质高效性,构建了基于截面混合与仿生学设计的仿生混合薄壁结构。基于简化超折单元理论建立了薄壁管的平均碰撞力理论模型,并采用有限元分析的方法进行了耐撞性参数化研究,从吸能特性和变形模式两方面对比分析了混合薄壁结构及原型仿生结构的力学性能。研究结果表明:该结构显著提升了单位质量下的能量吸收性能,在多种加载条件下展现出可控的逐层折叠变形模式,理论模型能够有效预测仿生混合薄壁结构的平台应力,研究成果可为薄壁结构性能优化设计提供指导。 展开更多
关键词 薄壁结构 耐撞性 有限元模拟 吸能 仿生
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