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Development of Junction Elements from Study of the Bionics 被引量:2
1
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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耕整播一体机鲨鱼背鳍仿生刀片设计与试验
2
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
3
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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基于离散元法的仿生旋耕刀作业性能研究
4
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
5
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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一种仿蝴蝶扑翼飞行器的设计和有限元分析 被引量:1
6
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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环形弹性杆扭转失稳特性的研究及应用
7
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
8
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
9
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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多关节仿生机械手结构设计与仿真分析
10
作者 于昌润 赵虎 朱银龙 《林业机械与木工设备》 2025年第1期64-69,75,共7页
介绍了一种仿人手指驱动器组成的三指软体机械手爪。根据手指的结构,设计的仿人手指驱动器由3个弯曲关节及4个软体指节组成,通过关节腔室变形弯曲协助手爪进行抓握,指节处用实体硅胶,每个关节通过单独的腔道分开控制,驱动方式为气压驱动... 介绍了一种仿人手指驱动器组成的三指软体机械手爪。根据手指的结构,设计的仿人手指驱动器由3个弯曲关节及4个软体指节组成,通过关节腔室变形弯曲协助手爪进行抓握,指节处用实体硅胶,每个关节通过单独的腔道分开控制,驱动方式为气压驱动,安全稳定。使用Solidworks设计仿人手指驱动器,将其导入ABAQUS对仿人手指驱动器进行有限元仿真,分析确定驱动器的关节处的结构参数。将仿真结果与传统连续式软体驱动器的仿真结果进行对比,仿人手指驱动器更具优势。 展开更多
关键词 仿生机械手 驱动器 软体机械手爪 结构设计 有限元仿真分析
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Lightweight Design and Verification of Gantry Machining Center Crossbeam Based on Structural Bionics 被引量:27
11
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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A Biological Coupling Extension Model and Coupling Element Identification 被引量:7
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作者 Zhi-hui Qian~1,Yun Hong~(1,2),Cheng-yu Xu~1,Lu-quan Ren~1,1.Key Laboratory of Engineering Bionics (Ministry of Education),Jilin University,Changchun 130022,P.R.China2.The School of Management,Changchun Institute of Technology,Changchun 130021,P.R.China 《Journal of Bionic Engineering》 SCIE EI CSCD 2009年第2期186-195,共10页
Extenics is a newly developed interdisciplinary subject combining mathematics, philosophy and engineering. It provides useful formalized qualitative tools and quantitative tools for solving contradictory problems. In ... Extenics is a newly developed interdisciplinary subject combining mathematics, philosophy and engineering. It provides useful formalized qualitative tools and quantitative tools for solving contradictory problems. In this paper, extension theory is introduced briefly and the primary applications of this theory and methods in bionic engineering research are discussed. The extension model of biological coupling functional system is established. In order to identify the primary and secondary sequencing of coupling elements, the Extension Analytic Hierarchy Process (EAHP) was adopted to analyze the contribution of each coupling element to the coupling functional system. Thus, the influence weight factor of each coupling element can be determined, so as to provide a new approach for solving primary and secondary sequencing problem of coupling elements in a quantitative way, and facilitate the subsequent bionic coupling study. 展开更多
关键词 bionicS biological coupling coupling element EXTENICS EAHP
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仿生犁铧耐磨性能仿真分析与试验研究 被引量:1
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作者 李庆达 刘明辉 +4 位作者 汪昊 王屹峰 胡军 赵胜雪 殷常峰 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第19期107-116,共10页
目的解决传统犁铧耐磨性差、使用寿命短等问题。方法以栉孔扇贝壳为仿生原型,对其表面几何特征进行提取,将棱纹几何结构特征应用于犁铧的设计。设计6种不同仿生棱纹方向及3种不同仿生棱纹间距的犁铧试样,建立离散元模型,分析土壤颗粒运... 目的解决传统犁铧耐磨性差、使用寿命短等问题。方法以栉孔扇贝壳为仿生原型,对其表面几何特征进行提取,将棱纹几何结构特征应用于犁铧的设计。设计6种不同仿生棱纹方向及3种不同仿生棱纹间距的犁铧试样,建立离散元模型,分析土壤颗粒运动速度场以及犁铧耕作阻力图。结果表面仿生结构设计改变了土壤颗粒的流动方向,减小了土壤堆积量,降低了所需牵引力,从而提高了耐磨性能。不同仿生棱纹方向犁铧试样中,F-1竖棱纹结构试样的平均耕作阻力最小,平均耕作阻力值为1681.73 N;不同仿生棱纹间距犁铧试样中,棱纹间距为5 mm的F-1-1仿生表面接触的土壤颗粒的运动速度分布和趋势最佳。通过田间试验得出,同种仿生棱纹方向结构设计下,棱纹间距为5 mm的F-1-1试样的耐磨性能最佳,相比传统犁铧试样磨损量减少17.25%。结论合理改变表面仿生棱纹方向与间距设计可显著提高犁铧耐磨性,为仿生技术在农业机械方向上的应用提供参考。 展开更多
关键词 犁铧 栉孔扇贝壳 离散元 仿生 耐磨性能
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基于离散元的棉田仿生减阻犁体设计与试验 被引量:3
14
作者 刘进宝 郑炫 +3 位作者 杨怀君 李帆 王子龙 张鲁云 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第2期13-19,共7页
针对当前铧式犁在棉田土壤犁耕作业过程中易黏附、阻力大、能耗高等问题,立足两种典型棉田土壤,以犁体、棉田土壤和两者之间的相互作用为研究对象,提出犁体曲面模型优化和表面结构仿生相结合的方法。以穿山甲体表的鳞片三角圆弧状结构... 针对当前铧式犁在棉田土壤犁耕作业过程中易黏附、阻力大、能耗高等问题,立足两种典型棉田土壤,以犁体、棉田土壤和两者之间的相互作用为研究对象,提出犁体曲面模型优化和表面结构仿生相结合的方法。以穿山甲体表的鳞片三角圆弧状结构和蜣螂体表的凸包结构相结合作为仿生原型,研制一种棉田仿生脱附减阻犁体,分别对两种棉田土壤的物理和化学特性进行试验测定并建立离散元模型。进行传统犁体与仿生犁体的耕作过程仿真与试验,在1号土样中仿生犁体相对传统犁体减阻5.4%,土壤减粘性能提升44.15%;在2号土样中仿生犁体相对传统犁体减阻7.8%,土壤减粘性能提升45.49%,研究结果表明仿生犁体对棉田土壤减粘降阻效果明显。 展开更多
关键词 农业机械 棉田土壤 仿生犁体 离散元 抗黏减阻
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杨桃启发的仿生星形薄壁结构耐撞性研究 被引量:2
15
作者 孙煜洲 杨卓然 +1 位作者 夏炎 蒋晗 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期40-47,共8页
薄壁吸能结构在航空航天和交通运输等领域发挥着重要作用。受具有出色抗压特性的杨桃果实启发,设计了仿生星形薄壁结构。通过有限元仿真、实验和理论分析结构变形和吸能机制,讨论截面形状和几何参数对薄壁结构吸能特性的影响。探究了层... 薄壁吸能结构在航空航天和交通运输等领域发挥着重要作用。受具有出色抗压特性的杨桃果实启发,设计了仿生星形薄壁结构。通过有限元仿真、实验和理论分析结构变形和吸能机制,讨论截面形状和几何参数对薄壁结构吸能特性的影响。探究了层级设计与加强筋配置对星形薄壁结构耐撞性的优化效果。结果表明,星形薄壁结构具有规则的渐进折叠变形机制,其比吸能、压溃力效率等耐撞性能大幅优于常见截面的薄壁结构,具有良好的工程应用潜力。 展开更多
关键词 耐撞性 薄壁结构 能量吸收 有限元仿真 结构仿生学
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基于穿山甲前足的三七仿生挖掘铲设计与试验 被引量:3
16
作者 王法安 倪畅 +1 位作者 张兆国 王博洋 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期10-19,共10页
针对三七收获作业时挖掘铲存在挖掘阻力大和能耗高等问题,以穿山甲前足爪趾为仿生原型,设计了一款高效减阻仿生挖掘铲。以三七根茎及种植土壤为研究对象,计算得本征物理参数,设置Bonding键参数建立三七根茎离散元模型,分析根土黏结机理... 针对三七收获作业时挖掘铲存在挖掘阻力大和能耗高等问题,以穿山甲前足爪趾为仿生原型,设计了一款高效减阻仿生挖掘铲。以三七根茎及种植土壤为研究对象,计算得本征物理参数,设置Bonding键参数建立三七根茎离散元模型,分析根土黏结机理,利用Hertz-Mindlin with JKR建立三七根茎-种植土壤离散元复合模型;通过三维扫描获取穿山甲爪趾点云模型,并运用Solidworks建立仿生挖掘铲三维模型,根据爪趾三维模型设计仿生挖掘铲外形结构;对挖掘铲铲尖与铲柄进行力学分析,确定影响作业质量的设计参数;基于EDEM离散元法建立部件-土壤-作物多元仿真模型,以土壤颗粒速度矢量、土壤扰动率及挖掘阻力为评价指标进行仿真试验,得到不同指标的影响规律;通过台架试验验证仿生挖掘铲作业性能,获取仿生挖掘铲和平面挖掘铲平均挖掘阻力分别为1171.69、1442.36 N,平均减阻率为18.81%,台架与仿真试验结果基本一致。试验结果表明仿生挖掘铲具有良好减阻降耗特性,仿生结构设计合理,能满足酸性红土条件下三七收获挖掘作业。 展开更多
关键词 三七根茎 挖掘铲 仿生 穿山甲前足爪趾 离散元法
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基于仿生金蝉甘薯挖掘铲的设计与试验 被引量:1
17
作者 包殿令 张春雨 +2 位作者 李淼 杨选将 刘先旺 《黑龙江工业学院学报(综合版)》 2024年第9期122-127,共6页
针对当前甘薯收获时挖掘铲阻力大、破土效果差、降粘效果不佳等问题,设计了一种金蝉仿生甘薯挖掘铲。通过EDEM离散元模拟分析进行了动态模拟研究。结果显示:在分别0.6、0.8、1m/s的运动速率下,仿生挖掘铲受到的阻力显著低于普通挖掘铲... 针对当前甘薯收获时挖掘铲阻力大、破土效果差、降粘效果不佳等问题,设计了一种金蝉仿生甘薯挖掘铲。通过EDEM离散元模拟分析进行了动态模拟研究。结果显示:在分别0.6、0.8、1m/s的运动速率下,仿生挖掘铲受到的阻力显著低于普通挖掘铲。通过进行田间试验,对比挖掘阻力,仿生挖掘铲受到的平均挖掘阻力为5805.3N,普通挖掘铲受到的平均挖掘阻力为6298.4N,仿生挖掘铲与普通挖掘铲相对比减阻效果提高了7.82%。表明仿生金蝉甘薯挖掘铲具有良好的减阻效果,同时在一定程度上具有降低甘薯的破损效果。 展开更多
关键词 金蝉 甘薯 离散元仿真 仿生挖掘铲
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仿生多胞薄壁结构冲击吸能特性研究 被引量:2
18
作者 陈雅婷 洪熠豪 +3 位作者 吴俊 吴菲 郑氏韦 赵顺秋 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期750-755,共6页
仿生多胞薄壁结构具有质量轻、抗冲击性能强等优点。对莲藕、问荆进行仿生结构设计,与薄壁空管进行耦合,提出了两种新型的仿生多胞薄壁结构:一是薄壁空管与莲藕耦合结构(LR-IS),二是薄壁空管与莲藕、问荆耦合结构(LR-HS-IS)。通过Pro/E... 仿生多胞薄壁结构具有质量轻、抗冲击性能强等优点。对莲藕、问荆进行仿生结构设计,与薄壁空管进行耦合,提出了两种新型的仿生多胞薄壁结构:一是薄壁空管与莲藕耦合结构(LR-IS),二是薄壁空管与莲藕、问荆耦合结构(LR-HS-IS)。通过Pro/E建立模型,导入到有限元软件Abaqus中进行数值模拟分析。此外,采用3D打印成型技术制作结构,通过落锤冲击试验和有限元数值模拟,对其在轴向冲击下的力学行为及吸能特性进行研究。结果表明,仿生多胞薄壁结构具有较好的吸能效果,显著提高了承载能力、载荷效率和比吸能。与单独的薄壁空管相比,仿生多胞薄壁结构不但能显著降低冲击效应,而且初始峰值力较为稳定。除此之外,该结构也非常符合轻量化、高吸能的要求。 展开更多
关键词 工程仿生 有限元模拟 试验 吸能 抗冲击
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圆弧锯形仿生PDC齿的破岩机理及钻头钻进分析 被引量:2
19
作者 吴泽兵 袁若飞 +3 位作者 张文溪 刘家乐 胡诗尧 姜雯 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第24期10280-10286,共7页
为进一步提升聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond composite, PDC)钻头在深部硬地层的钻井性能,抑制黏滞滑动现象的发生,以鼹鼠爪趾为原型,在仿生相似原理和锯形齿结构基础上提出一种圆弧锯形仿生齿。基于弹塑性力学和有限元非... 为进一步提升聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond composite, PDC)钻头在深部硬地层的钻井性能,抑制黏滞滑动现象的发生,以鼹鼠爪趾为原型,在仿生相似原理和锯形齿结构基础上提出一种圆弧锯形仿生齿。基于弹塑性力学和有限元非线性动力学理论建立了切削齿、钻头破岩的仿真模型,对比锯形齿与圆弧锯形齿的破岩过程,并对比了布置两种齿形钻头的整体钻进过程。结果表明:圆弧锯形齿破碎岩石主要以犁削和铲削为主,能够将载荷集中一点,更容易达到岩石的屈服极限,同时使岩石受拉应力更容易破碎,相比锯形齿所受切削力减小15.8%,效率更高。使用圆弧锯形仿生PDC齿的钻头破岩量更大,进尺提升明显,所受扭矩更小,能有效解决钻头的黏滞滑动。研究结果对国内高性能钻头的设计具有重要参考价值。 展开更多
关键词 聚晶金刚石复合片(PDC)钻头 仿生 仿真 有限元 破岩
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