典型植物葉片剛?cè)狁詈狭W特性及其仿生研究
發(fā)布時間：2022-01-11 13:34
疲勞失效是工程領域表面損傷失效的三大類型之一,對機械高效工作和可靠運行構(gòu)成巨大的威脅。開發(fā)抗疲勞設計與制造技術(shù)是當前工程研究領域的重要課題之一。長期以來,國內(nèi)外圍繞該問題進行了理論、模擬、試驗等方法的不斷探索,但由于疲勞失效機理的復雜性、研究手段的局限性以及現(xiàn)代工業(yè)抗疲勞要求的日益提高,該方面的研究始終是工程界致力于攻克的技術(shù)瓶頸。長期以來,針對上述問題的研究,很大程度上依賴于應用先進材料和表面處理技術(shù),而較少涉及幾何形態(tài)和物理結(jié)構(gòu)等其它因素對其影響,同時,國內(nèi)外研究大多關注表面的單一失效,而對更多因素導致的疊加失效現(xiàn)象仍缺乏有效的解決方案。綠色、環(huán)保、可持續(xù)的社會發(fā)展目標吸引了大量研究人員將技術(shù)探索的目光聚焦于仿生學,運用先進仿生設計理念,研發(fā)了同時兼具優(yōu)異止裂和抗疲勞的多功能體系。自然界中的植物經(jīng)過億萬年的物種競爭和自然進化,具有輕質(zhì)、高強、止裂和抗疲勞的功能特性,為工程材料性能提升提供了重要的借鑒。本論文以工程領域機械零部件的止裂、抗疲勞需求為背景,以典型剛?cè)狁詈掀叫忻}單子葉植物（美人蕉、玉簪、棕竹和香蒲）和網(wǎng)狀脈雙子葉植物（白楊樹、紫丁香和臭椿）葉片為研究對象,運用數(shù)碼相機、掃...
【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：141 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
蜻蜓翅膀及裂紋擴展行為[9]
.1 蜻蜓翅膀及裂紋擴展行為[9]：（a）黃蜻，（b）裂紋擴的蝗蟲具有遠距離遷飛的習性，可在空中持續(xù)飛行 1 至 3 通過研究發(fā)現(xiàn)與蝗蟲身體的其它部位相比，遷徙的蝗蟲 S特別堅韌。然而，交叉的翅脈紋理通過充當裂紋擴展的障礙了 50％。如圖 1.2（b）所示，在翅膀的拉伸斷裂過程中，膜上的應力逐漸增加，直至裂紋開始增長（0）。當裂紋尖端時，裂紋傳播暫時停止，隨著拉力的逐漸增大，交叉靜脈�；跀嗔蚜W分析可知，大多數(shù)翅脈的形態(tài)間距與材料的mm）相匹配。這一研究表明蝗蟲翅膀的生物力學特性和形工程設計具有高韌性和低重量的“最佳”機械提供了解決
1.3 貝殼珍珠層“磚泥結(jié)構(gòu)”及裂紋偏轉(zhuǎn)行為：（a）珍珠層層疊結(jié)構(gòu)[19]，（珍珠層“磚泥結(jié)構(gòu)”[20]，（c）裂紋偏轉(zhuǎn)[21] 1.4 白蜆子殼三點彎曲斷口微觀形貌[29, 30]：（a）白蜆子殼，（b）斷口角質(zhì)與棱柱層，（c）斷口棱柱層放大圖，（d）斷口珍珠層放大圖經(jīng)過數(shù)億年的演變，在重力和環(huán)境負荷的作用下，自然界中的植物葉片獲
【參考文獻】：
期刊論文
[1]張掖濕地旱柳葉脈密度與水分利用效率的關系[J]. 徐婷,趙成章,韓玲,馮威,段貝貝,鄭慧玲. 植物生態(tài)學報. 2017(07)
[2]仿葉脈分形結(jié)構(gòu)在均熱板蒸發(fā)端的實驗研究[J]. 劉旺玉,王力,羅遠強. 華南理工大學學報(自然科學版). 2017(01)
[3]六種沉香屬植物葉片解剖結(jié)構(gòu)研究[J]. 劉培衛(wèi),張玉秀,楊云,陳波. 廣西植物. 2017(05)
[4]葉脈網(wǎng)絡系統(tǒng)的構(gòu)建和系統(tǒng)學意義研究進展[J]. 孫素靜,李芳蘭,包維楷. 熱帶亞熱帶植物學報. 2015(03)
[5]基于葉片解剖結(jié)構(gòu)對青藏高原25種灌木的抗旱性評價[J]. 潘昕,邱權(quán),李吉躍,王軍輝,何茜,蘇艷,馬建偉,杜坤. 華南農(nóng)業(yè)大學學報. 2015(02)
[6]板殼結(jié)構(gòu)加強筋仿葉脈分布聲輻射優(yōu)化研究[J]. 史冬巖,顏鳳眠,韓家山,石先杰. 振動工程學報. 2014(05)
[7]環(huán)境變化對植物葉片結(jié)構(gòu)·光合作用的影響[J]. 曹伍林,宋琦. 安徽農(nóng)業(yè)科學. 2014(11)
[8]Preliminary studies on the basic factors of bionics[J]. REN LuQuan,LIANG YunHong. Science China（Technological Sciences）. 2014(03)
[9]葉脈網(wǎng)絡功能性狀及其生態(tài)學意義[J]. 李樂,曾輝,郭大立. 植物生態(tài)學報. 2013(07)
[10]Functional characteristics of dragonfly wings and its bionic investigation progress[J]. REN LuQuan,LI XiuJuan. Science China（Technological Sciences）. 2013(04)
博士論文
[1]機械結(jié)構(gòu)的疲勞壽命預測與可靠性方法研究[D]. 左芳君.電子科技大學 2016
[2]基于植物葉片結(jié)構(gòu)的仿生均熱板研究[D]. 彭毅.華南理工大學 2015
[3]鐵基合金功能表面耦合仿生激光制造工藝規(guī)律與關鍵技術(shù)研究[D]. 張寶玉.吉林大學 2015
[4]制動盤仿生耦合表面抗疲勞性能研究[D]. 楊肖.吉林大學 2015
[5]材料、形狀耦元、熱循環(huán)溫度對熱作模具熱疲勞性能的影響[D]. 孟超.吉林大學 2014
[6]形態(tài)、材料耦元對低碳鋼拉伸性能的影響[D]. 王傳偉.吉林大學 2014
[7]熱作模具激光仿生耦合修復研究、生產(chǎn)試驗及設備制造[D]. 叢大龍.吉林大學 2014
[8]蜻蜓翅膀功能特性力學機制的仿生研究[D]. 李秀娟.吉林大學 2013
[9]珍珠母多級微納米結(jié)構(gòu)的強韌機理[D]. 袁權(quán).重慶大學 2013
[10]網(wǎng)格型仿生表面形態(tài)汽車齒輪抗疲勞性能研究與數(shù)值模擬[D]. 呂尤.吉林大學 2012
碩士論文
[1]鑄鐵制動盤仿生表面的激光熔覆制備研究[D]. 朱旭.吉林大學 2017
[2]典型脈膜剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)昆蟲翅膀的形態(tài)特征及力學性能[D]. 劉蕓.吉林大學 2016
[3]基于植物氣孔與葉脈結(jié)構(gòu)的吸液芯結(jié)構(gòu)研究[D]. 王力.華南理工大學 2016
[4]基于植物葉形狀和葉脈的植物葉自動分類研究[D]. 劉春爽.浙江理工大學 2016
[5]H13鋼激光仿生強化熱疲勞及磨損性能研究[D]. 于義濤.哈爾濱理工大學 2016
[6]形狀耦元與熱疲勞溫度對H13鋼熱疲勞性能的影響[D]. 周瑩.吉林大學 2014
[7]棕櫚科植物結(jié)構(gòu)力學性能研究與風力機仿生[D]. 吳華鋒.華南理工大學 2013
[8]棕櫚科植物分枝結(jié)構(gòu)多尺度建模與葉柄力學性能分析[D]. 陳龍.華南理工大學 2012
[9]植物葉片拓撲結(jié)構(gòu)與其力學性能關系研究[D]. 劉希鳳.華南理工大學 2010
[10]三種昆蟲膜翅結(jié)構(gòu)仿生模型與納米力學[D]. 張金.吉林大學 2008
本文編號：3582871
【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：141 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
蜻蜓翅膀及裂紋擴展行為[9]
.1 蜻蜓翅膀及裂紋擴展行為[9]：（a）黃蜻，（b）裂紋擴的蝗蟲具有遠距離遷飛的習性，可在空中持續(xù)飛行 1 至 3 通過研究發(fā)現(xiàn)與蝗蟲身體的其它部位相比，遷徙的蝗蟲 S特別堅韌。然而，交叉的翅脈紋理通過充當裂紋擴展的障礙了 50％。如圖 1.2（b）所示，在翅膀的拉伸斷裂過程中，膜上的應力逐漸增加，直至裂紋開始增長（0）。當裂紋尖端時，裂紋傳播暫時停止，隨著拉力的逐漸增大，交叉靜脈�；跀嗔蚜W分析可知，大多數(shù)翅脈的形態(tài)間距與材料的mm）相匹配。這一研究表明蝗蟲翅膀的生物力學特性和形工程設計具有高韌性和低重量的“最佳”機械提供了解決
1.3 貝殼珍珠層“磚泥結(jié)構(gòu)”及裂紋偏轉(zhuǎn)行為：（a）珍珠層層疊結(jié)構(gòu)[19]，（珍珠層“磚泥結(jié)構(gòu)”[20]，（c）裂紋偏轉(zhuǎn)[21] 1.4 白蜆子殼三點彎曲斷口微觀形貌[29, 30]：（a）白蜆子殼，（b）斷口角質(zhì)與棱柱層，（c）斷口棱柱層放大圖，（d）斷口珍珠層放大圖經(jīng)過數(shù)億年的演變，在重力和環(huán)境負荷的作用下，自然界中的植物葉片獲
【參考文獻】：
期刊論文
[1]張掖濕地旱柳葉脈密度與水分利用效率的關系[J]. 徐婷,趙成章,韓玲,馮威,段貝貝,鄭慧玲. 植物生態(tài)學報. 2017(07)
[2]仿葉脈分形結(jié)構(gòu)在均熱板蒸發(fā)端的實驗研究[J]. 劉旺玉,王力,羅遠強. 華南理工大學學報(自然科學版). 2017(01)
[3]六種沉香屬植物葉片解剖結(jié)構(gòu)研究[J]. 劉培衛(wèi),張玉秀,楊云,陳波. 廣西植物. 2017(05)
[4]葉脈網(wǎng)絡系統(tǒng)的構(gòu)建和系統(tǒng)學意義研究進展[J]. 孫素靜,李芳蘭,包維楷. 熱帶亞熱帶植物學報. 2015(03)
[5]基于葉片解剖結(jié)構(gòu)對青藏高原25種灌木的抗旱性評價[J]. 潘昕,邱權(quán),李吉躍,王軍輝,何茜,蘇艷,馬建偉,杜坤. 華南農(nóng)業(yè)大學學報. 2015(02)
[6]板殼結(jié)構(gòu)加強筋仿葉脈分布聲輻射優(yōu)化研究[J]. 史冬巖,顏鳳眠,韓家山,石先杰. 振動工程學報. 2014(05)
[7]環(huán)境變化對植物葉片結(jié)構(gòu)·光合作用的影響[J]. 曹伍林,宋琦. 安徽農(nóng)業(yè)科學. 2014(11)
[8]Preliminary studies on the basic factors of bionics[J]. REN LuQuan,LIANG YunHong. Science China（Technological Sciences）. 2014(03)
[9]葉脈網(wǎng)絡功能性狀及其生態(tài)學意義[J]. 李樂,曾輝,郭大立. 植物生態(tài)學報. 2013(07)
[10]Functional characteristics of dragonfly wings and its bionic investigation progress[J]. REN LuQuan,LI XiuJuan. Science China（Technological Sciences）. 2013(04)
博士論文
[1]機械結(jié)構(gòu)的疲勞壽命預測與可靠性方法研究[D]. 左芳君.電子科技大學 2016
[2]基于植物葉片結(jié)構(gòu)的仿生均熱板研究[D]. 彭毅.華南理工大學 2015
[3]鐵基合金功能表面耦合仿生激光制造工藝規(guī)律與關鍵技術(shù)研究[D]. 張寶玉.吉林大學 2015
[4]制動盤仿生耦合表面抗疲勞性能研究[D]. 楊肖.吉林大學 2015
[5]材料、形狀耦元、熱循環(huán)溫度對熱作模具熱疲勞性能的影響[D]. 孟超.吉林大學 2014
[6]形態(tài)、材料耦元對低碳鋼拉伸性能的影響[D]. 王傳偉.吉林大學 2014
[7]熱作模具激光仿生耦合修復研究、生產(chǎn)試驗及設備制造[D]. 叢大龍.吉林大學 2014
[8]蜻蜓翅膀功能特性力學機制的仿生研究[D]. 李秀娟.吉林大學 2013
[9]珍珠母多級微納米結(jié)構(gòu)的強韌機理[D]. 袁權(quán).重慶大學 2013
[10]網(wǎng)格型仿生表面形態(tài)汽車齒輪抗疲勞性能研究與數(shù)值模擬[D]. 呂尤.吉林大學 2012
碩士論文
[1]鑄鐵制動盤仿生表面的激光熔覆制備研究[D]. 朱旭.吉林大學 2017
[2]典型脈膜剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)昆蟲翅膀的形態(tài)特征及力學性能[D]. 劉蕓.吉林大學 2016
[3]基于植物氣孔與葉脈結(jié)構(gòu)的吸液芯結(jié)構(gòu)研究[D]. 王力.華南理工大學 2016
[4]基于植物葉形狀和葉脈的植物葉自動分類研究[D]. 劉春爽.浙江理工大學 2016
[5]H13鋼激光仿生強化熱疲勞及磨損性能研究[D]. 于義濤.哈爾濱理工大學 2016
[6]形狀耦元與熱疲勞溫度對H13鋼熱疲勞性能的影響[D]. 周瑩.吉林大學 2014
[7]棕櫚科植物結(jié)構(gòu)力學性能研究與風力機仿生[D]. 吳華鋒.華南理工大學 2013
[8]棕櫚科植物分枝結(jié)構(gòu)多尺度建模與葉柄力學性能分析[D]. 陳龍.華南理工大學 2012
[9]植物葉片拓撲結(jié)構(gòu)與其力學性能關系研究[D]. 劉希鳳.華南理工大學 2010
[10]三種昆蟲膜翅結(jié)構(gòu)仿生模型與納米力學[D]. 張金.吉林大學 2008
本文編號：3582871
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