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复合材料T型接头的仿生优化设计
1
作者 谌伟 侯璇 +1 位作者 徐双喜 吴轶钢 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2025年第5期1001-1006,共6页
本文为更好地提升复合材料T型接头的极限承载能力,在传统T型接头的基础上,以鸟翼缘骨剖面为仿生依据设计优化了T型接头,并讨论了拐角形状和材料组合对仿生接头极限承载能力的影响.结果表明:优化后的仿生接头三点弯曲极限承载能力比原模... 本文为更好地提升复合材料T型接头的极限承载能力,在传统T型接头的基础上,以鸟翼缘骨剖面为仿生依据设计优化了T型接头,并讨论了拐角形状和材料组合对仿生接头极限承载能力的影响.结果表明:优化后的仿生接头三点弯曲极限承载能力比原模型提升了29.6%,侧弯载荷下的极限承载能力提升了3.4%,综合承载能得到一定的提升. 展开更多
关键词 夹芯复合材料 T型接头 极限强度 渐进损伤 仿生优化
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多功能平板热管的传热性能实验研究
2
作者 董傲 郭策 +2 位作者 申京玉 郑威 张镇 《机械制造与自动化》 2025年第5期17-20,26,共5页
为满足高超声速飞行器飞行过程中的热防护及承载需求,设计一种新型热控-承载一体化平板热管结构。通过实验分析结构的传热性能,验证了所设计的平板热管结构具有良好的均温性。在此基础上,进一步分析充液率、重力及工质种类等关键参数对... 为满足高超声速飞行器飞行过程中的热防护及承载需求,设计一种新型热控-承载一体化平板热管结构。通过实验分析结构的传热性能,验证了所设计的平板热管结构具有良好的均温性。在此基础上,进一步分析充液率、重力及工质种类等关键参数对热管传热性能的影响。 展开更多
关键词 飞行器 仿生夹层 平板热管 传热性能 一体化结构
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层级仿生三明治结构的能量吸收研究
3
作者 冯雅 赵志勇 +1 位作者 方园 刘洋洋 《包装工程》 北大核心 2025年第7期270-277,共8页
目的针对碰撞防护问题,基于仿生设计理念,提出一种层级仿生三明治吸能缓冲防护结构。方法将生物材料的子层级结构特征融入三明治结构设计,利用3D打印技术成功制备热塑性塑料仿生三明治试件。结果进行10组准静态压缩试验测试,结果表明,... 目的针对碰撞防护问题,基于仿生设计理念,提出一种层级仿生三明治吸能缓冲防护结构。方法将生物材料的子层级结构特征融入三明治结构设计,利用3D打印技术成功制备热塑性塑料仿生三明治试件。结果进行10组准静态压缩试验测试,结果表明,该结构的比吸能最大值为5.48 J/g,峰值载荷和平均压溃载荷最大值分别为25.77和16.21 kN,压缩载荷效率最大值为0.67。相较于对照组,具有子层级特征的仿生三明治结构在承载能力和能量吸收方面均显著提升。进一步研究发现,随着结构厚度的增加,比吸能、峰值载荷及平均压溃载荷呈上升趋势,但压缩载荷效率随之降低。结论子层级结构参数对力学性能的调控作用显著;外廓尺寸调整不仅改变了结构的刚度特性,还导致压缩载荷的非线性变化,可为安全防护材料的力学仿生设计提供新的参考依据。 展开更多
关键词 仿生设计 三明治结构 吸能缓冲 力学性能
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基于FE-SPH自适应耦合法的航空器仿生蜂窝夹芯板多冰雹冲击响应研究
4
作者 程吉龙 陈建宇 +2 位作者 曹仁杰 李旭阳 张宇 《兵工学报》 北大核心 2025年第12期394-406,共13页
为增强航空器在极端气象条件下的安全性能,当代飞机设计普遍采用先进的蜂窝夹芯复合结构作为主要表面结构。引入有限元-光滑粒子动力学(Finite Element-Smooth Particle Hydrodynamics,FE-SPH)自适应耦合法开展多冰雹对仿生蜂窝结构的... 为增强航空器在极端气象条件下的安全性能,当代飞机设计普遍采用先进的蜂窝夹芯复合结构作为主要表面结构。引入有限元-光滑粒子动力学(Finite Element-Smooth Particle Hydrodynamics,FE-SPH)自适应耦合法开展多冰雹对仿生蜂窝结构的冲击破坏机理研究,基于有限元-光滑粒子自适应耦合法建立了冰雹数值模型,开展冰雹冲击刚性板的数值模拟。将基于有限元-光滑粒子自适应耦合法的数值模拟结果与已有的实验结果进行对比,验证数值模型的准确性。开展了冰雹单点多次冲击与多点依次冲击传统六边形蜂窝夹芯板与3种仿生蜂窝夹芯板的数值模拟,研究多冰雹对仿生蜂窝结构的冲击破坏机理,并对4种蜂窝夹芯板的吸能特性、损伤面积等性能进行比较。研究结果表明:六边形蜂窝夹芯板受冰雹冲击后损伤面积最大,损伤程度最高;仿生蜂窝夹芯板受冰雹冲击后表现出均匀的变形分布和较好的能量吸收能力,损伤较六边形蜂窝有不同程度的减少,展现出更好的抗冲击性能,更加符合飞机防护冰雹高速冲击的应用需要,其中蜘蛛网-甲虫鞘翅蜂窝的综合性能最优。 展开更多
关键词 有限元-光滑粒子自适应耦合法 仿生蜂窝夹芯板 多次冲击 冰雹
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仿贝壳珍珠母层仿生结构设计与抗冲击性分析 被引量：5
5
作者 祝子浩 史金飞 +1 位作者 杨柳 薛宇昊 《河南科技》 2021年第18期28-31,共4页
研究贝壳珍珠母层的结构发现,它具有极佳的抗冲击性能。因此,通过仿贝壳珍珠母层的结构,设计出砖-泥夹层结构,以期达到良好的抗爆炸冲击性。同时,为了验证结构多层蜂窝夹层结构与砖-泥夹层结构的抗爆炸冲击性能,通过控制框架与填充物的... 研究贝壳珍珠母层的结构发现,它具有极佳的抗冲击性能。因此,通过仿贝壳珍珠母层的结构,设计出砖-泥夹层结构,以期达到良好的抗爆炸冲击性。同时,为了验证结构多层蜂窝夹层结构与砖-泥夹层结构的抗爆炸冲击性能,通过控制框架与填充物的体积比为6∶4,分别以实体、砖-泥、多层蜂窝作为“面板-夹层-背板”的夹层。通过AUTODYN数值分析手段得出:砖-泥夹层结构的比吸能是实体的16倍,多层蜂窝夹层结构的比吸能是实体的9倍;抗爆炸冲击性能方面,多层蜂窝夹层结构最优,砖-泥夹层结构次之,实体夹层结构最差。 展开更多
关键词 仿生结构 贝壳珍珠母层 抗爆炸冲击
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仿生波纹夹层结构耐撞性分析及优化 被引量：9
6
作者 黄晗 许述财 陈姮 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期33-43,共11页
为提高薄壁夹层结构耐撞性,以虾螯为仿生原型,设计梯度分布的仿生波纹形夹层结构,包括单层、双层和三层波纹结构。以初始峰值载荷Fp、比吸能Es为耐撞性指标,利用有限元法分析了单元高宽比γ(γ1、γ2和γ3分别为单元第1层、第2层和第3... 为提高薄壁夹层结构耐撞性,以虾螯为仿生原型,设计梯度分布的仿生波纹形夹层结构,包括单层、双层和三层波纹结构。以初始峰值载荷Fp、比吸能Es为耐撞性指标,利用有限元法分析了单元高宽比γ(γ1、γ2和γ3分别为单元第1层、第2层和第3层的高宽比)对波纹夹层结构耐撞性的影响,采用多目标粒子群优化方法得到了夹层结构最优参数。结果表明,单层波纹结构耐撞性随单元高宽比γ的增大逐渐变差,双层波纹结构下层结构单元高宽比γ对耐撞性的影响大于上层结构单元高宽比γ对耐撞性的影响,较小的γ值有利于提高三层波纹结构的比吸能。结构优化结果表明:单层结构最优尺寸γ1为0.8;双层结构最优尺寸为γ1=0.5和γ2=1.2;三层结构最优组合为γ1=0.6,γ2=0.6和γ3=0.9。上述结果可为薄壁夹层结构轻量化设计提供新思路。 展开更多
关键词 薄壁夹层结构 耐撞性 结构优化 工程仿生 冲击
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轻质复合材料仿生夹芯结构研究进展 被引量：3
7
作者 曹忠亮 杨思鑫 +2 位作者 朱昊 顾付伟 胡可军 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第14期24-37,共14页
轻质复合材料夹芯结构由薄而强的面板和轻质多孔的芯子组成,其芯子结构的多样性推动着夹芯结构的发展。在自然界中,各类生物在长期的进化过程中形成了最适宜其生存和繁衍的生物结构,其中高强度结构启发了科研人员对夹芯结构芯子进行仿... 轻质复合材料夹芯结构由薄而强的面板和轻质多孔的芯子组成,其芯子结构的多样性推动着夹芯结构的发展。在自然界中,各类生物在长期的进化过程中形成了最适宜其生存和繁衍的生物结构,其中高强度结构启发了科研人员对夹芯结构芯子进行仿生设计。本文对水中动物、陆地动物、飞行动物以及植物果实、根茎、叶脉的仿生夹芯结构研究现状进行了综述,阐述了仿生复合材料夹芯结构芯子及拓扑结构的设计理念。介绍了复合材料仿生夹芯结构对力学性能的改进和在相关工程中的应用。最后,基于仿生复合材料夹芯结构的发展现状,提出了科学挑战,并进行了展望。 展开更多
关键词 复合材料 夹芯结构 仿生结构 力学性能 拓扑结构
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