本文關(guān)鍵詞：長足大象甲的特征、力學(xué)、運(yùn)動(dòng)特征及其仿生分析

  更多相關(guān)文章： 長足大象甲 表面形態(tài) 納米力學(xué) 運(yùn)動(dòng)力學(xué) 仿真分析 仿生設(shè)計(jì)

【摘要】：生物在與自然環(huán)境進(jìn)行長期的物質(zhì)、能量及信息的交換后,造就了獨(dú)特的生物系統(tǒng)和生存本領(lǐng)來適應(yīng)生態(tài)環(huán)境,人們從中受到啟發(fā),仿生學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。鞘翅目昆蟲表現(xiàn)出的諸多優(yōu)良形態(tài)、結(jié)構(gòu)、材料和功能特征能為許多工程問題的解決帶來靈感。長足大象甲經(jīng)過長時(shí)間的進(jìn)化,不僅能在空中飛行自如、風(fēng)雨無懼,還能在土壤中挖穴筑室、化蛹過冬,同時(shí)還能在竹子表面垂直攀爬、鉆孔打洞,并且具有高效啃食竹筍的能力,其軀體各部分的宏觀形態(tài)、微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)特性、功能特性等都是自然優(yōu)化的結(jié)果。但迄今為止,關(guān)于長足大象甲的研究報(bào)道主要集中在生物學(xué)特征和預(yù)測(cè)防治等方面,并無對(duì)其結(jié)構(gòu)特征及器官功能的研究。本文著眼于長足大象甲的結(jié)構(gòu)功能特性研究,旨在探索長足大象甲潛在的工程應(yīng)用價(jià)值。以其口器、頭管等取食關(guān)鍵部位和鞘翅、膜翅等飛行關(guān)鍵部位為重點(diǎn)研究對(duì)象,從仿生學(xué)的角度出發(fā),對(duì)其宏觀形態(tài)、微觀結(jié)構(gòu)、納米力學(xué)特性和運(yùn)動(dòng)特性等方面進(jìn)行了研究。首先,通過利用顯微鏡設(shè)備對(duì)長足大象甲的幾何形態(tài)參數(shù)進(jìn)行了測(cè)定,并得到各部位的宏觀、微觀形態(tài)與結(jié)構(gòu)特征。接著,通過使用納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng),對(duì)各部位表面、斷面材料的彈性模量、接觸硬度進(jìn)行了測(cè)量,比較了各部位納米力學(xué)特性的差異。然后,通過野外觀察和使用顯微鏡觀測(cè)等手段對(duì)成蟲取食運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了分析,得到成蟲取食主要是由上顎的“夾緊”動(dòng)作和頭部的“扭轉(zhuǎn)”動(dòng)作配合完成。同時(shí),采用能譜儀、顯微鏡等設(shè)備以及仿真分析等手段對(duì)成蟲頭管管壁的成分、結(jié)構(gòu)和抗扭轉(zhuǎn)能力進(jìn)行了分析,揭示了頭管中“結(jié)構(gòu)-材料-功能”的集成關(guān)系,并得到“多材料分層復(fù)合”和“等比例遞減分層”是成蟲頭管結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良抗扭轉(zhuǎn)特性的主要原因。此外,還采用高速攝像機(jī)等設(shè)備對(duì)成蟲的飛行運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了分析,得到了其鞘翅、膜翅在展開、折疊、飛行過程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。由于竹象蟲幼蟲口器的切割能力顯著,本工作以其上顎為仿生原型,利用仿生方法對(duì)其進(jìn)行研究,應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)上顎切齒部分進(jìn)行量化分析,結(jié)合切碎機(jī)工作原理,設(shè)計(jì)了仿生切碎刀片,并以高效節(jié)能為目的,對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。利用仿真分析手段,通過對(duì)仿生切碎刀片的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)力學(xué)特性進(jìn)行分析,檢驗(yàn)了其設(shè)計(jì)的合理性。根據(jù)試驗(yàn)要求,搭建了專用切碎測(cè)試平臺(tái),并在此平臺(tái)上進(jìn)行了一系列蔬菜樣品切碎試驗(yàn),通過比較不同刀片的作業(yè)性能,從而驗(yàn)證了仿生切碎刀片具有高效率低能耗的特性。這為研發(fā)高效節(jié)能型的果蔬類專用切碎機(jī)具提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)支持,從而促進(jìn)果蔬資源合理化利用以及解決相關(guān)生產(chǎn)生活的迫切需求。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：Q811;S220

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 張?zhí)镏?郭萬林;納米力學(xué)的數(shù)值模擬方法[J];力學(xué)進(jìn)展;2002年02期

2 歐陽靈;劉曉宙;劉杰惠;龔秀芬;;利用納米力學(xué)方法對(duì)皮膚進(jìn)行超聲組織定征的研究[J];物理學(xué)報(bào);2014年10期

3 楊 衛(wèi),馬新玲,王宏濤,洪 偉;納米力學(xué)進(jìn)展[J];力學(xué)進(jìn)展;2002年02期

4 包廣圭;微/納米力學(xué)中的若干重要問題[J];南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2002年01期

5 高聚瓊;陳東輝;孫霽宇;佟金;;鯉魚鱗片斷面的微觀結(jié)構(gòu)及納米力學(xué)性能[J];農(nóng)機(jī)化研究;2006年11期

6 王世良;侯麗珍;MA Shu-jun;HUANH Han;;熱振動(dòng)在納米力學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用[J];大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);2013年03期

7 任露泉;王淑杰;韓志武;邱兆美;;典型植物葉片非光滑表面的納米力學(xué)特性[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2007年05期

8 徐淑艷;王立海;馬欣新;唐光澤;孫明仁;;成份對(duì)BCN薄膜結(jié)構(gòu)和納米力學(xué)性能的影響[J];人工晶體學(xué)報(bào);2009年S1期

9 楊衛(wèi),王宏濤,馬新玲,洪偉;納米力學(xué)進(jìn)展(續(xù))[J];力學(xué)進(jìn)展;2003年02期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫霽宇;佟金;;納米力學(xué)測(cè)量中的儀器校準(zhǔn)[A];2006年全國電子顯微學(xué)會(huì)議論文集[C];2006年

2 孫霽宇;佟金;陳東輝;;臭蜣螂部位表皮納米力學(xué)性能的測(cè)試研究[A];走中國特色農(nóng)業(yè)機(jī)械化道路——中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2008年

3 劉志遠(yuǎn);;軟骨含水量對(duì)動(dòng)態(tài)納米力學(xué)性能的影響[A];北京力學(xué)會(huì)第20屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

4 佟金;孫霽宇;韓志武;;臭蜣螂(Copris ochus Motschulsky)表面納米力學(xué)性能測(cè)試方法[A];農(nóng)業(yè)機(jī)械化與全面建設(shè)小康社會(huì)——中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)成立40周年慶典暨2003年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

5 李凱;董友;羅小薇;;原位納米力學(xué)的新近研究[A];2004年中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2004年

6 黃學(xué)明;孫博華;;超高頻納米力學(xué)諧振子[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展——中國科協(xié)第五屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

7 謝存毅;;納米力學(xué)測(cè)試技術(shù)及其應(yīng)用[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（上）[C];2005年

8 江鑫;劉曉宙;;納米力學(xué)模型在多層生物組織定征中的應(yīng)用[A];2009年度全國物理聲學(xué)會(huì)議論文集[C];2009年

9 宿彥京;褚武揚(yáng);喬利杰;;納米力學(xué)探針在材料蠕變和塑性變形研究中的應(yīng)用[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

10 佟金;孫霽宇;韓志武;;臭蜣螂(Copris ochus Motschulsky)表面納米力學(xué)性能測(cè)試方法[A];中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)成立40周年慶典暨2003年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 本報(bào)記者 常麗君;期待乘光而上[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 許順;長足大象甲的特征、力學(xué)、運(yùn)動(dòng)特征及其仿生分析[D];吉林大學(xué);2017年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 蔡中蘭;BZT-BCT壓電材料電學(xué)與微/納米力學(xué)性能的研究[D];東南大學(xué);2015年

2 陳玲;非局部二維納米力學(xué)理論研究及彈跳小球—薄板系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)初步探索[D];蘇州大學(xué);2016年

3 劉秋真;單晶硅表面修飾及其納米力學(xué)行為研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

4 王悅明;三種生物梯度材料納米力學(xué)特性及仿生模型[D];吉林大學(xué);2013年

5 潘春祥;仿蜻蜓翅薄固體膜設(shè)計(jì)方法研究[D];吉林大學(xué);2012年

6 劉閣旭;BGA焊點(diǎn)在不同加載方式下的納米力學(xué)行為研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2014年

7 張小冀;光學(xué)玻璃納米力學(xué)性能研究[D];大連理工大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：1268384