由于在長期飛行過程中飛機會受到復雜的交變載荷作用,往往會導致飛機蒙皮出現(xiàn)裂紋從而造成嚴重飛行事故。所以為了提高飛機蒙皮的抗裂性能并有效提高其殘余疲勞壽命,本文以植物葉片為基礎,開展了仿生單元阻滯裂紋擴展的研究。首先,為了提取合適的葉脈抗裂結(jié)構仿生參數(shù),使用優(yōu)化的數(shù)字圖像處理技術,從210片植物葉片中提取葉脈的角度和分布信息,并通過統(tǒng)計優(yōu)化仿生參數(shù)構建葉脈仿生單元。再利用Lloyd算法在各種形狀邊界內(nèi)生成質(zhì)心Voronoi圖,通過控制胞元的圓度、數(shù)量和迭代次數(shù)近似模擬昆蟲翅翼的Voronoi結(jié)構,再將該結(jié)構與葉脈仿生單元相互組合,從而生成葉脈-翅翼多元仿生耦合模型,并對其進行低周疲勞數(shù)值模擬,以確定該仿生模型的抗疲勞性能和應力分布情況。為了探究葉脈仿生單元對飛機蒙皮裂紋阻滯性能的影響,針對飛機蒙皮損傷修復的形式,利用激光熔覆技術在2024鋁合金上制備葉脈仿生單元,并通過機械疲勞實驗研究了未處理試樣和不同仿生參數(shù)的葉脈仿生單元試樣在恒幅載荷下的疲勞壽命和裂紋擴展速度。最后為了探究葉脈仿生單元阻滯裂紋擴展的機理,通過分析裂紋擴展路徑,觀察試樣斷裂截面的宏觀和微觀形貌,測量葉脈仿生單元的硬度等手...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２抗疲勞生物原型??

相互耦合導??致植物葉片阻滯裂紋擴展的能力大大增加，并且ｗａｎｇＰＩ等人利用數(shù)值模擬了葉??脈的分形結(jié)構，發(fā)現(xiàn)不同角度的分形結(jié)構可以不同程度地降低裂紋尖端應力強??度因子并減小塑性區(qū)的面積從而提高了抗疲勞性能。綜上所述，為了提高生物??表面抗疲勞能力，貝殼、植物、蜻蜓等生物會將結(jié)....

圖２．１葉片斷裂現(xiàn)象??

?第２章仿生參數(shù)提取和建模???第２章仿生參數(shù)提取與建模??２．１植物葉片斷裂現(xiàn)象??植物為了抵御自然界中風雨的摧殘，保持葉片結(jié)構的完整性，經(jīng)過多年自??然選擇進化出的葉脈結(jié)構不但延緩了裂紋萌生的時間還可以使裂紋擴展路徑發(fā)??生不同程度地偏移，如圖２．１所示，由于葉脈的支撐，葉片....

圖２．２葉脈提取區(qū)域??首先對葉脈圖像進行色彩空間上的轉(zhuǎn)換，本章將ＲＧＢ圖像轉(zhuǎn)化為在ＨＳＩ??

?第２章仿生參數(shù)提取和建模???＇?－—、、一＇—、―＇．，，，，、??圖２．２葉脈提取區(qū)域??首先對葉脈圖像進行色彩空間上的轉(zhuǎn)換，本章將ＲＧＢ圖像轉(zhuǎn)化為在ＨＳＩ??彩色空間上的圖像，因為ＨＳＩ是由色調(diào)、飽和度和亮度等變量組成的，其不同??于傳統(tǒng)由紅綠藍三原色疊加而成的圖像模式，....

圖２．４增強后的葉脈圖像??

?第２章仿生參數(shù)提取和建模???■?？Ｍｌ??ＨＢ．?ｉＨＭ??（ａ）色調(diào)空間?（ｂ）飽和度空間?（ｃ）亮度空間??圖２．３?ＨＳＩ空間??如上圖所示，相較于其他兩個通道，亮度通道的圖片在視覺上大致分離了??葉脈和葉肉，但仍存在許多明顯的細脈，所以對其進行圖像増強處理，從而突??....

本文編號：4015366