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从自然结构到先进光子器件:木材仿生光学的启迪与重构
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作者 李坚 尹伟明 陈志俊 《东北林业大学学报》 北大核心 2026年第1期1-8,共8页
木材作为一种古老而丰富的天然材料,其价值长期以来主要局限于结构与燃料领域。然而,随着纳米技术与仿生学的交叉融合,一门新兴的交叉科学——木材仿生光学应运而生。该学科旨在解码木材微观结构中蕴含的光学原理,并以此为灵感,设计与... 木材作为一种古老而丰富的天然材料,其价值长期以来主要局限于结构与燃料领域。然而,随着纳米技术与仿生学的交叉融合,一门新兴的交叉科学——木材仿生光学应运而生。该学科旨在解码木材微观结构中蕴含的光学原理,并以此为灵感,设计与制备具有优异性能的新型光子材料与器件。论文系统阐述木材仿生光学的研究背景,揭示其从“材料对象”到“灵感源泉”的范式转变;深入剖析木材仿生光学的研究内涵,将其划分为结构解析、原理探究与仿生重构三个核心层次;并详细论述该领域的主要研究内容,涵盖对木材自身光学现象的深入理解,以及由此启发的仿生制备策略。在此基础上,文章进一步探讨木材仿生光学在推动可持续发展、促进多学科融合及启发颠覆性技术方面的深远意义。最后,全文总结当前研究面临的挑战,并对未来的发展方向,如动态响应光子材料、与生命功能的集成、计算辅助设计及面向“碳达峰、碳中和”的生物基光子学战略等进行了展望。论文旨在系统梳理木材仿生光学的知识体系,为该领域的深入发展与创新应用提供理论参考和方向指引。 展开更多
关键词 木材仿生 仿生光学 结构色 室温磷光 可持续材料 光子器件
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气动软体致动器驱动的仿生鱼尾设计及试验 被引量:1
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作者 王淑坤 王锦昊 +1 位作者 郑龙 董越华 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第5期149-155,共7页
针对鱼类的C形起动行为,以具有新月形尾鳍的金枪鱼尾部为仿生模本,设计了一款采用气动纤维约束软体致动器驱动的单关节仿生鱼尾,给出了纤维约束软体致动器与无纤维约束软体致动器的伸缩性能对比。借助数字粒子图像测速技术对不同气压驱... 针对鱼类的C形起动行为,以具有新月形尾鳍的金枪鱼尾部为仿生模本,设计了一款采用气动纤维约束软体致动器驱动的单关节仿生鱼尾,给出了纤维约束软体致动器与无纤维约束软体致动器的伸缩性能对比。借助数字粒子图像测速技术对不同气压驱动下的仿生鱼尾C形起动过程进行流场可视化试验,通过涡环冲量计算,定量分析了推进能力的影响因素。结果表明:研究范围内,仿生鱼尾在进行C形起动时所产生的涡环冲量随摆动周期的减小而增加,同时受摆动角度的影响,在达到最佳摆动角度前,涡环冲量随输出气压的增加而增大,超过最佳摆动角度后开始上下波动并趋于稳定。 展开更多
关键词 工程仿生学 气动软体致动器 仿生鱼尾 数字粒子图像测速技术 C形起动
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横向冲击下不同孔状和密度仿生结构的抗冲击能力研究
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作者 周娟 赵宇鹏 +2 位作者 龙思星 张世杰 江旭东 《机电工程》 北大核心 2025年第5期945-954,共10页
针对现代工程应用对轻质高强结构需求的问题,以夏威夷果壳微观结构为研究对象,对其仿生结构进行了理论推导、仿真分析和试验,研究了不同孔状和不同密度的仿生结构在横向冲击下的力学行为和吸能特性。首先,利用微计算机断层扫描技术(micr... 针对现代工程应用对轻质高强结构需求的问题,以夏威夷果壳微观结构为研究对象,对其仿生结构进行了理论推导、仿真分析和试验,研究了不同孔状和不同密度的仿生结构在横向冲击下的力学行为和吸能特性。首先,利用微计算机断层扫描技术(micro-CT)和扫描电子显微镜(SEM)观察了夏威夷果壳显微结构,设计了四种相对密度一致的多孔结构模型及三种相对密度有所差异的仿生截半立方体结构模型;然后,采用热塑性材料熔融沉积成型技术(FDM),制备了仿夏威夷果壳结构模型;最后,采用了有限元模拟和落锤冲击实验的方法,研究了不同孔状和不同密度的仿生结构在横向冲击条件下的抗冲击能力。研究结果表明:在相对密度一致的情况下,三角形多孔结构的比能量吸收和破碎力效率分别比方形多孔结构提高了约60.3%和59%;仿生截半立方体结构的吸能性与相对密度存在一定的正相关性。 展开更多
关键词 夏威夷果壳 微计算机断层扫描 扫描电子显微镜 熔融沉积成型 有限元模拟 抗冲击性能
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直升机特定结构先进陶瓷材料研究进展与应用展望 被引量:1
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作者 谌广昌 段小明 +12 位作者 朱金荣 龚情 蔡德龙 李宇航 杨东雷 陈彪 李新民 邓旭东 余瑾 刘博雅 何培刚 贾德昌 周玉 《无机材料学报》 北大核心 2025年第3期225-244,共20页
为进一步拓展先进陶瓷材料在直升机结构领域的应用,本文对国内外直升机结构用先进陶瓷材料进行了审视和回顾,重点关注直升机能量冲击防护部位、能量转换部件及腐蚀防护区域等特定结构部位用各类先进陶瓷材料,对比分析国内外先进陶瓷材... 为进一步拓展先进陶瓷材料在直升机结构领域的应用,本文对国内外直升机结构用先进陶瓷材料进行了审视和回顾,重点关注直升机能量冲击防护部位、能量转换部件及腐蚀防护区域等特定结构部位用各类先进陶瓷材料,对比分析国内外先进陶瓷材料在直升机上述特定结构部位的应用差距,并提出未来发展建议。高速动态冲击能量防护部位应发展反应烧结曲面一体化成型的非透明装甲陶瓷材料和多晶透明装甲陶瓷材料,低能量冲击防护部位应发展与环氧树脂基基材兼容的金属陶瓷复合涂层,热能冲击防护部位应发展陶瓷基/树脂基混杂复合材料(Hybrid Ceramic Matrix Composite/Polymer Matrix Composite, HCMC-PMC),机械能与电能转换部件应发展以高性能微型压电陶瓷薄膜功能器件及柔性混合电子结构复合材料为代表的多功能复合材料,电磁能与热能转换部件应发展与环氧树脂基复合材料兼容的纤维增强吸波陶瓷基复合材料,腐蚀防护区域应发展高性能耐磨腐蚀防护用溶胶-凝胶涂层。同时,应大力构建直升机装备高速动态能量冲击防护机理及防护材料抗弹击性能优化机制,并发展垂直起降飞行器多功能复合材料数字试验验证技术,以显著缩短先进陶瓷材料的研发及装机应用周期并降低验证成本。 展开更多
关键词 直升机 特定结构 先进陶瓷 微型压电陶瓷 多功能复合材料 数字化试验验证技术 综述
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蜂窝结构仿生策略及承载吸能机制研究进展
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作者 牛小强 徐峰祥 +4 位作者 谢冲 侯俊剑 王振伟 丁金全 王琎 《力学学报》 北大核心 2025年第9期2021-2056,共36页
生物系统进化出的先进结构材料具备卓越防护功能,可在复杂冲击环境中可靠、高效地保护生物躯体及器官.基于此类机制设计的仿生蜂窝结构,有效突破了传统结构“强度-韧性”权衡困境,显著改善应力集中导致的承载力骤降问题,并提升能量吸收... 生物系统进化出的先进结构材料具备卓越防护功能,可在复杂冲击环境中可靠、高效地保护生物躯体及器官.基于此类机制设计的仿生蜂窝结构,有效突破了传统结构“强度-韧性”权衡困境,显著改善应力集中导致的承载力骤降问题,并提升能量吸收平稳性.文章系统综述二维蜂窝结构仿生策略研究进展,深入解析典型仿生蜂窝结构设计案例的仿生特征与设计理念,阐明其所蕴含的力学强化机制与吸能机理,并同步对比评估了其关键性能参数(压溃力效率CFE、比强度SS及比吸能SEA)的优劣.从仿生理念的角度将当前仿生策略归纳为五大创新方向:仿特征策略、层级仿生策略、梯度仿生策略、仿生单元增强策略及仿功能性策略.最后,深入剖析了仿生蜂窝结构所面临的问题及未来发展方向,涵盖复杂性与可制造性间的突出矛盾、材料与结构的最佳匹配性研究等.可为蜂窝结构的仿生设计提供设计参考,为开发轻量化-高强韧-高能效一体化吸能结构提供系统的理论框架与技术路线. 展开更多
关键词 仿生策略 蜂窝结构 能量吸收 承载机制 吸能机理
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3D打印技术在液体定向运输方面的应用与挑战
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作者 刘颜铭 陈阳 +3 位作者 马雅丽 刘伟嵬 陈强 雷柏茂 《表面技术》 北大核心 2025年第21期1-22,共22页
液体定向运输因其在精确药物递送、高效雾气收集及热转换等领域的广阔应用前景,近年来已成为科学研究的重点和热点。在此背景下,3D打印(增材制造)技术凭借其材料与性能的可定制性及轻量化优势,为仿生液体定向运输功能结构/表面的制备提... 液体定向运输因其在精确药物递送、高效雾气收集及热转换等领域的广阔应用前景,近年来已成为科学研究的重点和热点。在此背景下,3D打印(增材制造)技术凭借其材料与性能的可定制性及轻量化优势,为仿生液体定向运输功能结构/表面的制备提供了强有力的技术支撑。然而,目前对该方向的研究进展仍缺乏系统综述与深入讨论。本文在介绍液体定向运输所涉及相关模型/理论的基础上,从当前广泛应用的3D打印技术(材料喷射打印、挤出式打印、粉末熔融打印及光聚合打印)出发,聚焦其在液体定向运输功能结构/表面制造中的应用,并依据制造原理对相关研究进行分类与探讨。最后,对不同3D打印技术在现阶段应用中存在的问题(如打印精度及分辨率、打印材料、打印效率)进行总结,并对其未来在该领域的制造中所面临的挑战与发展方向进行展望。本文充分体现了3D打印技术“材料-结构-功能”一体化的制造理念,对推动液体定向运输结构/表面的智能化及高性能制造具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 3D打印 液体定向运输 仿生功能结构/表面 可定制性 梯度设计
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基于主客体相互作用的水下自适应仿生胶黏剂的设计及性能研究
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作者 秦晨曦 王玉璞 +3 位作者 杨灏 裴小维 马延飞 周峰 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第5期724-733,共10页
水下胶黏剂在多个领域中有着巨大的应用潜力,以往报道的胶黏剂大都需要外界能量的触发实现水下固化,这很大程度上限制了其应用范围.因此,亟需开发1种能在水下自适应黏附的胶黏剂来扩展其应用的灵活性和实用性.为此,本文中报道了1种以水... 水下胶黏剂在多个领域中有着巨大的应用潜力,以往报道的胶黏剂大都需要外界能量的触发实现水下固化,这很大程度上限制了其应用范围.因此,亟需开发1种能在水下自适应黏附的胶黏剂来扩展其应用的灵活性和实用性.为此,本文中报道了1种以水为触发开关,通过金刚烷和β-环糊精的主客体作用,在水下自适应组装形成稳定的包合物来提升内聚能,实现高强度水下黏附.这种合理的设计使胶黏剂可以在多种水环境(超纯水、酸和碱溶液、海水)中直接作业,并对多种基材表现出具有良好的润湿性和强大的黏合效果(纯水中黄铜基材上浸泡12 h后黏附强度达940.8 kPa),且随时间延长黏附强度没有降低(15 d后仍保持高强度),同时表现出了杰出的可循环使用性(10次循环仍稳定),将有助于减轻对海洋生态系统和环境的负担.这种原位水下自适应固化策略极大地提高了其在复杂环境下的应用便利性,将丰富新兴的水下胶黏剂领域. 展开更多
关键词 水下黏附 主客体相互作用 自适应 仿生胶黏剂 贻贝
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仿生分形夹芯板芯体结构吸能特性研究
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作者 于地 王兆阳 +1 位作者 刘岩松 邹猛 《机械强度》 北大核心 2025年第10期124-130,共7页
为提高传统夹芯板的能量吸收效率,受王莲叶脉树状分形结构启发,设计了一种仿生树状分形夹芯板芯体(Biomimetic Tree-Like Fractal Core,BTLFC)。首先,通过准静态压缩试验,发现二阶BTLFC的比吸能较传统蜂窝芯体提升了5.69%,平均压溃力提... 为提高传统夹芯板的能量吸收效率,受王莲叶脉树状分形结构启发,设计了一种仿生树状分形夹芯板芯体(Biomimetic Tree-Like Fractal Core,BTLFC)。首先,通过准静态压缩试验,发现二阶BTLFC的比吸能较传统蜂窝芯体提升了5.69%,平均压溃力提升了4.46%。其次,建立了BTLFC的有限元数值模型,结合准静态压缩试验数据,表明有限元模型误差在2.2%以内,证明了有限元模型具有较高的准确性。最后,采用拉丁超立方试验设计、Kriging代理模型及第二代非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)对BTLFC的结构参数组合(尺寸比r、分叉角度θ、分形阶数D)进行了多目标优化设计。优化后BTLFC的最优结构展现了更优异的综合性能,其比吸能较传统蜂窝芯体提升了10.19%,峰值压溃力降低了12.27%,质量减小了11.79%。研究结果可为开发高性能能量吸收结构提供新的仿生设计思路。 展开更多
关键词 叶脉结构 仿生设计 有限元 能量吸收 多目标优化
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水下机器人减阻设计研究进展
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作者 包海默 安轩昂 +1 位作者 宋梅萍 胡晓惠 《机械设计》 北大核心 2025年第3期163-172,共10页
水下机器人在其作业过程中会受到较大的流体阻力影响,减阻设计作为影响工作效率的重要因素始终广受关注,但对该领域发展现状的系统研究尚有不足。通过文献计量方法对CNKI和WOS数据库中相关文献进行发文趋势、研究机构、研究内容与关键... 水下机器人在其作业过程中会受到较大的流体阻力影响,减阻设计作为影响工作效率的重要因素始终广受关注,但对该领域发展现状的系统研究尚有不足。通过文献计量方法对CNKI和WOS数据库中相关文献进行发文趋势、研究机构、研究内容与关键词进行分析梳理,总结水下机器人外形减阻、表面材料减阻和系统功能减阻3个热点研究方向。系统阐述了外形减阻研究的形态仿生法和工程优化法,表面材料减阻研究的智能材料法和仿生材料法,系统功能减阻研究的模块设计法和计算机模拟法。结果表明:水下机器人减阻设计在延长设备水下运行时间和减小能耗方面优势明显,未来研究的重点主要聚焦于外观设计仿形化、材料研究微智化和功能实现融合化等前沿方向。研究结果可为针对水下机器人减阻技术的发展和系统设计优化提供一定的理论参考。 展开更多
关键词 水下机器人 知识图谱 外形减阻 非光滑表面减阻 系统功能减阻
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类液体功能化涂层在防污领域的研究进展
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作者 王迎珂 苏轩 +3 位作者 张东赫 陈帅 张智博 徐杰 《功能材料》 北大核心 2025年第3期3025-3037,共13页
类液体功能化涂层是一种在固体基材上共价接枝的高柔性动态聚合物分子刷。因其具有极低的玻璃化转变温度,通常在-100℃以下,在空气中可以自由旋转与运动,表现出流体的高度动态特性,对各种表面张力液体呈低粘附、易滑落的特性,展现出极... 类液体功能化涂层是一种在固体基材上共价接枝的高柔性动态聚合物分子刷。因其具有极低的玻璃化转变温度,通常在-100℃以下,在空气中可以自由旋转与运动,表现出流体的高度动态特性,对各种表面张力液体呈低粘附、易滑落的特性,展现出极低的接触角滞后。介绍了类液体动态分子链的制备方法,类液体功能化涂层的防污原理及在不同领域中的防污应用,并对其未来的前景进行了展望。 展开更多
关键词 类液体表面 防污 低粘附 润湿性 超疏水
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无氟超疏水珍珠岩的制备及其油水分离性能研究
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作者 欧佳玉 于秩毅 +6 位作者 李婕 钟梓豪 赵春栋 孙孝塬 陈光浩 刘子艾 潘维浩 《表面技术》 北大核心 2025年第21期133-142,共10页
目的制备一种无氟超疏水/超亲油珍珠岩粉末材料,以实现油水混合物的高效分离,并可实现水包油乳化液的油水分离,为海洋溢油处理、工业含油废水净化等场景提供绿色高效的油水分离方案。方法通过化学改性法对天然珍珠岩颗粒进行表面能改性... 目的制备一种无氟超疏水/超亲油珍珠岩粉末材料,以实现油水混合物的高效分离,并可实现水包油乳化液的油水分离,为海洋溢油处理、工业含油废水净化等场景提供绿色高效的油水分离方案。方法通过化学改性法对天然珍珠岩颗粒进行表面能改性,经研磨、硬脂酸-乙醇溶液修饰、高温烘干、二次研磨等工艺,制备出具有超疏水/超亲油性的珍珠岩粉末。系统表征了改性后材料的润湿性、微观结构和元素组成。进一步将超疏水/超亲油珍珠岩粉末置于无纺布过滤包中,通过吸附法油水分离和过滤法油水分离进行油水混合物的分离;采用强力搅拌破乳的方式实现水包油乳化液的油水分离。结果改性珍珠岩粉末表现出优异的超疏水性与超亲油性,水在表面的接触角大于150°,且不含氟元素。该材料可高效分离多种油水混合物,对多种油水混合物的吸附/过滤分离效率均超过92%,并可在较为恶劣的条件(如强力搅拌、紫外照射、高温、酸碱盐溶液等环境)下实现油水分离,展现出较好的稳定性、耐用性和重复利用性。此外,对表面活性剂稳定的水包油乳化液仍可实现油水分离。结论成功制备出超疏水/超亲油珍珠岩粉末,可实现复杂油水混合物及乳化液的高效分离,分离效率高且具有较高的分离纯度。该油水分离方法无需外加试剂或复杂设备,环境友好、成本低廉,在海上溢油应急处理、工业含油废水净化等领域具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 超疏水表面 微/纳结构 低表面能 油水分离 水包油乳化液
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超轻多孔金属材料的多功能特性及应用 被引量:260
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作者 卢天健 何德坪 +3 位作者 陈常青 赵长颖 方岱宁 王晓林 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期517-535,共19页
超轻多孔金属是近年来随着多样化需求的材料制备以及机械加工技术的迅速发展而出现的一类新颖多功能材料,是材料的选择及其性能研究的新课题,本文介绍有关多孔金属材料与结构基础研究的国内外研究现状和发展趋势,涉及材料制备、性能表... 超轻多孔金属是近年来随着多样化需求的材料制备以及机械加工技术的迅速发展而出现的一类新颖多功能材料,是材料的选择及其性能研究的新课题,本文介绍有关多孔金属材料与结构基础研究的国内外研究现状和发展趋势,涉及材料制备、性能表征等方面,着重于探讨多孔金属的多功能复合特性及其在国民经济和高技术中的应用。 展开更多
关键词 多孔金属材料 制备工艺 力学行为 物理波传播 传热特性
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松软地面机械仿生理论与技术 被引量:47
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作者 任露泉 佟金 +1 位作者 李建桥 陈秉聪 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期5-9,共5页
生物经过长期与自然环境进行物质、能量及信息交换,造就了适应生态环境的生物系统和生存本领,许多科学技术难题在生物界已经获得圆满解决。现代测试技术和测试仪器的出现使得对生物结构、生物功能和生命过程的认识得到了惊人的进展,... 生物经过长期与自然环境进行物质、能量及信息交换,造就了适应生态环境的生物系统和生存本领,许多科学技术难题在生物界已经获得圆满解决。现代测试技术和测试仪器的出现使得对生物结构、生物功能和生命过程的认识得到了惊人的进展,这为其他学科的研究及发展注入了新的活力,提供了全新的科学原理和技术方法。在工程科学领域中融入生物科学原理和方法进行生物科学与工程科学渗透交融的工程仿生学研究获得了长足的发展,生物科学、机械工程学与松软地面力学相互交叉形成的松软地面机械仿生学成为工程仿生学的重要内容。为解决地面机械在松软地面上工作或行驶过程存在的土壤粘附严重和通过性差两大技术难题,我国学者开展了以生物脱附原理及其仿生技术、仿生步行轮及仿生步行轮式气垫车和骆驼越沙机理及仿生轮胎为代表的松软地面机械仿生学的研究,本文对此进行了综合介绍。 展开更多
关键词 仿生学 地面机械 松软地面 粘附 步行轮 轮胎
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仿生降噪蜗舌试验研究与数值模拟分析 被引量:23
14
作者 孙少明 任露泉 +2 位作者 梅涛 张永智 钱志辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期32-34,共3页
利用逆向工程方法,提取长耳鸮翼表面形态与构型降噪特征元素,设计仿生降噪蜗舌。将仿生降噪蜗舌应用于离心风机气流噪声控制,通过对比试验研究,在整个频段的总声压级LA均低于原型风机,声压级平均降低2.3dB;影响仿生蜗舌降噪效果的主次... 利用逆向工程方法,提取长耳鸮翼表面形态与构型降噪特征元素,设计仿生降噪蜗舌。将仿生降噪蜗舌应用于离心风机气流噪声控制,通过对比试验研究,在整个频段的总声压级LA均低于原型风机,声压级平均降低2.3dB;影响仿生蜗舌降噪效果的主次因素为:仿生形态单元间距t、仿生形态单元个数n、仿生形态单元高度h。基于计算气动声学原理的数值模拟分析表明,仿生系统降噪机理主要为:减小了气流对蜗舌的冲击,使蜗舌表面紊流附面层压力脉动减弱并延缓蜗舌后部涡流分离脱落;使从风机叶轮流出的脉动气流在流经仿生蜗舌表面时,流速分布较为均匀,速度突变较少,气流稳定性的增强有利于降低气流噪声的产生。 展开更多
关键词 仿生 蜗舌 噪声测试 离心风机 降噪机理分析
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仿生齿轮抗接触疲劳性能的试验研究 被引量:14
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作者 呼咏 张永胜 +2 位作者 张志辉 韩志武 任露泉 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期379-383,共5页
为了提高传动齿轮的抗接触疲劳性能,依据生物耦合耐磨原理,模仿潮间带贝类体表设计了9种条纹状组织非光滑仿生表面形态和软硬相间结构,利用激光微区处理技术进行了仿生抗接触疲劳圆柱滚子试件的制备。利用仿生圆柱滚子试件对滚模拟了齿... 为了提高传动齿轮的抗接触疲劳性能,依据生物耦合耐磨原理,模仿潮间带贝类体表设计了9种条纹状组织非光滑仿生表面形态和软硬相间结构,利用激光微区处理技术进行了仿生抗接触疲劳圆柱滚子试件的制备。利用仿生圆柱滚子试件对滚模拟了齿轮副的啮合传动,通过正交试验及其优化方法优选出适合的仿生表面制备工艺参数和形态分布参数,从而制备出具有良好环境适应性和实用性的仿生齿轮。经啮合传动试验表明,仿生齿轮的抗接触疲劳性能较普通齿轮提高20%以上,表面润滑条件改善、碎屑有效收集、散热面积增大、裂纹传播阻断等综合作用是仿生齿轮抗接触疲劳性能提高的主要原因。 展开更多
关键词 仿生齿轮 接触疲劳 激光淬火 工程仿生 正交试验 啮合传动 仿生滚子试件
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磨损自补偿理论设想 被引量:35
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作者 莫易敏 邹岚 +1 位作者 赵源 徐建生 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第2期40-41,共2页
基于选择性转移研究成果和仿生摩擦学的概念,提出磨损自补偿理论设想,说明磨损自补偿的三种功能状态,并对各种功能状态进行讨论。
关键词 摩擦副 选择性转移 仿生摩擦学 磨损自补偿
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隔舌对离心泵压力脉动特性及内部流场的影响 被引量:16
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作者 牟介刚 刘剑 +3 位作者 郑水华 谷云庆 代东顺 马艺 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期4090-4098,共9页
为了明确隔舌对离心泵内部流场影响,采用滑移网格技术,对离心泵不同隔舌蜗壳情况下的外特性进行数值模拟,并结合试验分析隔舌形状对离心泵效率和扬程的影响。同时,对不同工况下单隔舌蜗壳、双隔舌蜗壳离心泵压水室各截面上压力脉动特性... 为了明确隔舌对离心泵内部流场影响,采用滑移网格技术,对离心泵不同隔舌蜗壳情况下的外特性进行数值模拟,并结合试验分析隔舌形状对离心泵效率和扬程的影响。同时,对不同工况下单隔舌蜗壳、双隔舌蜗壳离心泵压水室各截面上压力脉动特性及其内部流场特性进行研究。研究结果表明:双隔舌蜗壳相比于单隔舌蜗壳对离心泵外特性的影响很小;单隔舌蜗壳、双隔舌蜗壳离心泵压水室各截面的压力脉动频率以叶片通过频率为主,各压力脉动幅值以近隔舌处尤为激烈;采用双隔舌蜗壳时压水室各截面压力脉动幅值明显减小,压力脉动频率多集中在中低频;在偏离设计工况下,单隔舌蜗壳离心泵的某些截面上压力脉动幅值有锐增现象,双隔舌蜗壳时其压力脉动最大降幅达45.5%;双隔舌蜗壳离心泵内部流场流动状态较好,隔舌处速度梯度变化均匀,更利于流体流动。 展开更多
关键词 离心泵 双隔舌 数值模拟 压力脉动 非定常流场
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基于海鸥翼型的小型风力机叶片仿生设计与试验 被引量:13
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作者 王骥月 丛茜 +4 位作者 梁宁 毛士佳 关欢欢 刘林鹏 陈创发 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期72-77,共6页
针对现有小型风力发电机效率远低于理论值问题,对100 W水平轴风力机叶片进行仿生改进。采用Spalart-Allmaras模型分析不同攻角下海鸥翼型与标准翼型的气动特性;以标准100 W水平轴风力机叶片为原型,结合海鸥翼型、标准弦长和计算得出的... 针对现有小型风力发电机效率远低于理论值问题,对100 W水平轴风力机叶片进行仿生改进。采用Spalart-Allmaras模型分析不同攻角下海鸥翼型与标准翼型的气动特性;以标准100 W水平轴风力机叶片为原型,结合海鸥翼型、标准弦长和计算得出的安装角,设计得到仿海鸥翼型叶片;利用SST k-ω模型进行仿海鸥翼型叶片与标准叶片气动特性数值模拟;搭建室内风力机效率测试平台,进行仿海鸥翼型风力机与标准风力机效率对比试验。结果表明:海鸥翼型气动性能优良,最大升力系数是标准翼型的2.19倍,最大升阻比是标准翼型的1.34倍;仿海鸥翼型叶片与标准叶片相比,输出功率提高25.77%。该研究可为小型风力发电机的改进设计提供参考。 展开更多
关键词 风力机 翼型 数值分析 风能利用 海鸥翼型 仿生
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旋成体仿生凹坑表面流场控制减阻仿真分析 被引量:22
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作者 张成春 任露泉 +1 位作者 王晶 张永智 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1066-1072,共7页
应用SSTk-ω湍流模型对仿生凹坑表面旋成体与光滑旋成体进行了对比数值模拟,解释了仿生凹坑表面减小摩擦阻力和压差阻力的原因以及对旋成体近壁区边界层的控制行为。研究结果表明:来流马赫数为0.4时置于旋成体后部的凹坑表面减小了旋成... 应用SSTk-ω湍流模型对仿生凹坑表面旋成体与光滑旋成体进行了对比数值模拟,解释了仿生凹坑表面减小摩擦阻力和压差阻力的原因以及对旋成体近壁区边界层的控制行为。研究结果表明:来流马赫数为0.4时置于旋成体后部的凹坑表面减小了旋成体8.05%的摩擦阻力,1.9%的压差阻力,总阻力减小了6.24%;仿生凹坑表面通过减小壁面的速度梯度和湍流强度减小摩擦阻力,通过减弱外部气流对旋成体截尾底部气流的抽吸作用减小底部阻力;凹坑表面对边界层的控制行为表现为凹坑内部的低速旋转气流造成了凹坑内部气流与凹坑外部气流的气—气接触,形成涡垫效应;同时,旋转气流在凹坑底部产生的摩擦阻力作为一种附加动力产生推动效应。 展开更多
关键词 工程仿生学 凹坑表面 减阻 数值模拟 旋成体
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基于RP的骨组织工程支架构造及生物学特性分析 被引量:15
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作者 李祥 李涤尘 +2 位作者 王林 卢秉恒 王臻 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1117-1120,共4页
应用三维CAD软件设计支架和相应的模具结构,通过光固化快速成形技术制造出树脂模具,并在模具中填充磷酸钙(CPC)生物材料,然后通过热分解方法去掉树脂模具,得到具有可控微管道结构的骨组织工程支架。该方法克服了传统构造方法中支架内部... 应用三维CAD软件设计支架和相应的模具结构,通过光固化快速成形技术制造出树脂模具,并在模具中填充磷酸钙(CPC)生物材料,然后通过热分解方法去掉树脂模具,得到具有可控微管道结构的骨组织工程支架。该方法克服了传统构造方法中支架内部微管道结构不可控的缺点,为制造出更有利于细胞/组织长入和成活的支架三维空间结构提供了一个更理想的方案。INSTRONMicrotester试验设备上测得支架的最大抗压强度为7.12MPa;测得其表面粗糙度Ra=2.16μm。扫描电镜观察支架表面微结构特征,能谱分析测出支架中所含钙元素和磷元素的摩尔比是1.59∶1。结果表明所构造的支架具有良好的生物学特性。 展开更多
关键词 快速成形 支架 间接制造 生物学特性
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