仿生表面织构在农林机械中的研究现状 被引量：2

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作者 张桔帮 王海军 +2 位作者 陈文刚 尹红泽 井培尧 《农机化研究》 北大核心 2024年第3期1-7,共7页

近年来,仿生学研究发现,生物在漫长的生存进化过程中,体表进化出许多具有优异摩擦学性能的表面织构,为机械材料摩擦学行为研究提供了大量的参考蓝本,仿生表面织构也成为了减摩减阻及摩擦学性能的重要手段。为此,基于国内外对仿生表面织... 近年来,仿生学研究发现,生物在漫长的生存进化过程中,体表进化出许多具有优异摩擦学性能的表面织构,为机械材料摩擦学行为研究提供了大量的参考蓝本,仿生表面织构也成为了减摩减阻及摩擦学性能的重要手段。为此,基于国内外对仿生表面织构的研究,笔者概述了仿生表面织构的类型、发展、减摩减阻机理及应用,介绍了仿生表面技术在农林机械中的发展运用,总结了当前研究的不足并提出展望。 展开更多

关键词 仿生表面 减摩减阻 农林机械

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PDMS仿生表面及其在防护领域的应用进展

2

作者 张徐靖 韩惠聪 +2 位作者 匡卫 田荟琳 王鑫 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期558-571,共14页

近年来,生物启发的仿生功能表面设计与制备已经成为一个重要且引人注目的研究领域,在日常生活、工业及农业等领域具有广泛的应用。聚二甲基硅氧烷(PDMS)由于其高柔顺性、低表面能和化学稳定性,在仿生表面功能改性方面得到了广泛认可。... 近年来,生物启发的仿生功能表面设计与制备已经成为一个重要且引人注目的研究领域,在日常生活、工业及农业等领域具有广泛的应用。聚二甲基硅氧烷(PDMS)由于其高柔顺性、低表面能和化学稳定性,在仿生表面功能改性方面得到了广泛认可。该文综述了PDMS微纳粗糙型仿生表面和光滑型仿生表面的制备与性能调控方法及其在防腐、防冰、防生物污染和光学设备领域的防护应用进展。对比了不同类型的PDMS仿生表面制备方法的优缺点。阐述了表面性能的调控策略,并对其存在问题和发展趋势进行了总结和展望。 展开更多

关键词 聚二甲基硅氧烷 仿生表面 防腐 防冰 防生物污染

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振动辅助铣削加工仿生表面研究 被引量：13

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作者 白利娟 张建华 +2 位作者 陶国灿 沈学会 王金军 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1229-1233,1242,共6页

为探究沿进给方向施加振动辅助铣削加工仿生表面形貌的可行性,通过数学计算获得了刀具与工件分离的条件。设计了仿真分析方案,将振动辅助铣削MATLAB仿真刀尖轨迹与实验加工表面以及典型生物表面形貌进行了对比分析。分析结果表明,振动... 为探究沿进给方向施加振动辅助铣削加工仿生表面形貌的可行性,通过数学计算获得了刀具与工件分离的条件。设计了仿真分析方案,将振动辅助铣削MATLAB仿真刀尖轨迹与实验加工表面以及典型生物表面形貌进行了对比分析。分析结果表明,振动辅助铣削表面形貌和典型生物表面形貌具有相似性,证明了振动辅助铣削加工技术在仿生表面加工领域应用的可行性。 展开更多

关键词 仿生表面 振动辅助铣削 表面形貌 刀尖轨迹

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仿生表面形态对齿轮动力学性能的影响 被引量：6

4

作者 韩志武 吕尤 +2 位作者 马荣峰 牛士超 任露泉 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期806-810,共5页

为了实现齿轮的参数化建模,在Pro/e中建立渐开线直齿圆柱齿轮轮齿模型,以工程仿生学和有限元理论为基础,运用MSC.Nastran对普通齿轮和仿生表面形态齿轮进行了瞬态频率响应分析,并通过激光雕刻技术将仿生表面形态加工在齿面上,进行实际... 为了实现齿轮的参数化建模,在Pro/e中建立渐开线直齿圆柱齿轮轮齿模型,以工程仿生学和有限元理论为基础,运用MSC.Nastran对普通齿轮和仿生表面形态齿轮进行了瞬态频率响应分析,并通过激光雕刻技术将仿生表面形态加工在齿面上,进行实际的台架试验.试验和有限元模拟结果表明:在相同的内部激励作用下,普通齿轮和仿生表面形态齿轮的响应情况不同,其中仿生表面形态齿轮的形变量最小,可以有效地改善齿轮的动力学特性,提高齿轮的可靠性. 展开更多

关键词 工程仿生学 齿轮轮齿 形变量 仿生表面形态 动力学性能

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生物材料的仿生表面工程 被引量：3

5

作者 李效军 陈立功 姚康德 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期1-5,共5页

组织工程是迅速发展的交叉学科 ,材料的细胞亲和性改进是其研究的核心之一。文中从生物材料表面的工程化设计及实现方法的角度出发 ,评述了组织工程中生物材料的一些进展 。

关键词 生物材料 仿生表面工程 细胞培养 组织工程 仿生表面工程

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镍铝青铜合金仿生表面的砂带磨削及其降噪特性 被引量：3

6

作者 黄云 甲花索朗 肖贵坚 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期2497-2504,2511,共9页

针对镍铝青铜合金材料难以加工出仿生沟槽表面从而提高其降噪性能的问题,利用金字塔砂带和空心球砂带在镍铝青铜合金材料表面上磨削出仿生沟槽,并搭建配套试验平台来对镍铝青铜合金材料表面进行仿生沟槽结构的磨削加工。提取了磨削表面... 针对镍铝青铜合金材料难以加工出仿生沟槽表面从而提高其降噪性能的问题,利用金字塔砂带和空心球砂带在镍铝青铜合金材料表面上磨削出仿生沟槽,并搭建配套试验平台来对镍铝青铜合金材料表面进行仿生沟槽结构的磨削加工。提取了磨削表面的特征,据此进行流体噪声计算,对比分析了金字塔砂带磨削出的仿生表面和空心球砂带磨削出的仿生沟槽表面的噪声性能,结果显示:金字塔砂带磨削出的规则仿生沟槽表面声学能量等级的平均值为18.07 dB,空心球砂带磨削出的不规则仿生沟槽表面声学能量等级的平均值为37.6 dB。试验中,两种砂带磨削加工后的镍铝青铜合金表面均具有仿生沟槽结构,且金字塔砂带磨削出的规则仿生沟槽表面具有更好的水下降噪性能。 展开更多

关键词 镍铝青铜合金 砂带磨削 仿生表面 降噪

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仿生表面结构设计对液滴冷凝及收集行为的影响 被引量：1

7

作者 周鹏 胡建华 李蓓 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期355-362,379,共9页

目的提高仿生表面液滴冷凝及收集效率。方法借鉴典型生物微纳结构及表面特性,采用分子动力学方法,建立水汽冷凝演化模型,分析纳米阵列形貌、亲疏水比及楔形顶角对液滴冷凝及收集行为的影响。结果液滴在方形阵列结构中易钉扎,不利于去除... 目的提高仿生表面液滴冷凝及收集效率。方法借鉴典型生物微纳结构及表面特性,采用分子动力学方法,建立水汽冷凝演化模型,分析纳米阵列形貌、亲疏水比及楔形顶角对液滴冷凝及收集行为的影响。结果液滴在方形阵列结构中易钉扎,不利于去除;在矩形阵列结构中具有较好的流动性,且相对方形阵列表面凝结量提升了30.8%。随着亲疏水比θ的增加,沉积在阵列间隙的水分子数增多,钉扎效应加剧,更易形成膜状冷凝;相反地,θ越小,液滴倾向形成滴状冷凝并呈现Cassie态。调整楔形阵列的顶角α可以有效实现液滴的定向运动。当α为3°或6°时,楔形结构能够产生足够的Laplace压力差,驱使液滴定向运动;当α为9°或12°时,能够引导液滴在楔形结构尾端聚集,并融合成更大尺寸的液滴,凝结量相对α为0°分别提升了210.7%和193.0%,收集效率显著提高。相比于单一的仿生表面,结合沙漠甲虫和仙人掌的耦合集水策略设计出的双重仿生结构在凝结量及最大液滴尺寸上均有明显提升,有效提高了液滴的冷凝及收集效率。结论通过调节纳米阵列形貌和楔形顶角,并合理设置亲疏水比,可有效提高液滴冷凝及收集效率。研究结果为强化冷凝功能的仿生表面设计提供了一定的理论指导。 展开更多

关键词 仿生表面 纳米阵列 亲疏水比 楔形顶角 冷凝 定向运动 分子动力学模拟

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结构化仿生表面的制备及其应用 被引量：2

8

作者 钱嘉斌 刘德荣 +3 位作者 沈彬 吴忠 胡文彬 刘磊 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期8001-8008,共8页

结构化仿生表面作为复合材料领域重要的、前瞻性的课题,是近30年发展起来的新型多学科交叉领域,其在工业、生物工程、现代医学、军事、能源等领域以及日常生活方面都有着广泛的应用。讨论了结构化仿生表面在减粘降阻和超疏水领域的应用... 结构化仿生表面作为复合材料领域重要的、前瞻性的课题,是近30年发展起来的新型多学科交叉领域,其在工业、生物工程、现代医学、军事、能源等领域以及日常生活方面都有着广泛的应用。讨论了结构化仿生表面在减粘降阻和超疏水领域的应用,综述了近年来国内外结构化仿生表面的一些主要制备方法及其优缺点,并对今后的发展进行了展望。 展开更多

关键词 仿生表面 结构化 减粘降阻 超疏水

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两性离子自组装仿生表面的制备、表征及抗黏附性能 被引量：6

9

作者 吴雅露 李光吉 +1 位作者 刘云鸿 陈达杨 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1484-1491,共8页

设计与合成了磺酸甜菜碱型的两性离子化合物:N,N-二甲基氨甲酸乙酯基丙基三乙氧基硅烷磺酸内盐(SiNNS),利用红外光谱(FTIR)和氢核磁共振波谱(1H NMR)对其分子组成与结构进行了表征.通过自组装技术将SiNNS分子构筑在玻璃基材表面,形成了... 设计与合成了磺酸甜菜碱型的两性离子化合物:N,N-二甲基氨甲酸乙酯基丙基三乙氧基硅烷磺酸内盐(SiNNS),利用红外光谱(FTIR)和氢核磁共振波谱(1H NMR)对其分子组成与结构进行了表征.通过自组装技术将SiNNS分子构筑在玻璃基材表面,形成了模拟细胞外层膜的仿生表面.利用原子力显微镜(AFM)、X光电子能谱(XPS)和接触角测量仪对表面的形貌特征、化学组成和润湿性进行了表征.以空白玻璃为对照样品,研究了这一表面的防雾性能和抗细菌黏附性能.结果表明,所制备的两性离子自组装仿生表面具有超亲水性和水下超疏油特性,其水滴接触角为9.2°,水下油滴接触角接近180°;与对照样品相比,两性离子自组装表面具有优异的防雾性与抗细菌黏附性. 展开更多

关键词 甜菜碱型两性离子 自组装 仿生表面 超亲水 抗细菌黏附性

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仿生表面的离心风机叶轮抗冲蚀性能研究 被引量：7

10

作者 秦晓静 江佳廉 张俊秋 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期84-94,共11页

目的针对传统方法对提高离心风机叶轮抗冲蚀性能效果不显著的问题,从仿生学角度出发,对基于沙漠红柳优异抗冲蚀机理的仿生离心风机叶轮抗冲蚀性能进行了研究。方法对沙漠红柳、垂柳树皮进行顺纹拉伸和冲蚀试验,定性定量分析沙漠红柳抗... 目的针对传统方法对提高离心风机叶轮抗冲蚀性能效果不显著的问题,从仿生学角度出发,对基于沙漠红柳优异抗冲蚀机理的仿生离心风机叶轮抗冲蚀性能进行了研究。方法对沙漠红柳、垂柳树皮进行顺纹拉伸和冲蚀试验,定性定量分析沙漠红柳抗冲蚀磨损性能。基于对沙漠红柳树干、树枝体表形态表征测试,建立仿生表面模型,并利用Fluent对其进行数值模拟,比较分析不同仿生表面模型的冲蚀磨损性能及机理。参照ASTM-G76-83标准,设计制造离心风机冲蚀磨损试验装置。并基于有限元仿真结果和风机叶轮冲蚀性能的可视化研究,优化并制造离心风机仿生叶轮,对其进行冲蚀试验,评价分析各试验因素对叶轮冲蚀性能的影响。结果沙漠红柳树皮弹性模量(509.17 MPa)大于垂柳树皮弹性模量(313.19 MPa),沙漠红柳冲蚀磨损量最大值(21.6 mg)小于垂柳冲蚀磨损量的最小值(24.1 mg),表明沙漠红柳具有较优的抗冲蚀性能。进一步观测沙漠红柳树皮形貌,发现其体表分布有大量的凹槽和凸包等特殊形态,通过模拟发现,这些特殊形态相较于光滑表面,可有效降低粒子对表面的冲蚀磨损量。基于对样件的冲蚀试验发现,影响叶轮冲蚀性能的主次因素依次为:单元形态、间距、特征尺寸。最优样件组合为:V形槽、间距2 mm、特征尺寸4 mm。结论沙漠红柳树皮具有优异的抗冲蚀性能,这与其体表特殊形态紧密相关。基于沙漠红柳体表特殊形态设计的仿生离心风机叶轮较光滑叶轮,具有优异的抗冲蚀性能,经测试发现,最优组合样件的抗冲蚀性能较传统的光滑件提高了28.97%。 展开更多

关键词 仿生表面 沙漠红柳 离心风机叶轮 抗冲蚀性能 体表形态 数值模拟 试验优化设计

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3D打印UV与ABS材料仿生表面摩擦学性能 被引量：3

11

作者 朱炜军 衣雪梅 王美玲 《河北大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第3期240-248,共9页

对在干摩擦条件下仿生表面对摩擦副的作用机理与影响规律进行了研究.实验以光敏树脂(UV)和丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS)2种高分子材料为样品,利用3D打印技术分别加工出具有仿生表面与光滑表面的试样.干摩擦条件下,在摩擦磨损试验机上进行... 对在干摩擦条件下仿生表面对摩擦副的作用机理与影响规律进行了研究.实验以光敏树脂(UV)和丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS)2种高分子材料为样品,利用3D打印技术分别加工出具有仿生表面与光滑表面的试样.干摩擦条件下,在摩擦磨损试验机上进行球-面摩擦磨损实验,测量UV与ABS的摩擦系数与磨损量,并用激光共聚焦显微镜与体视荧光显微镜观察磨损表面.研究结果表明:载荷与转速的改变会引起摩擦系数与磨损量的变化.UV仿生表面在3 N载荷与200 r/min转速、5 N载荷与200 r/min转速和3 N载荷与400 r/min转速工况下平均摩擦系数分别为0.534、0.598和0.642;在5 N载荷下相较3 N磨损量提高了40.0%,在400 r/min转速下相较200 r/min磨损量提高了185.5%.ABS仿生表面在3 N载荷与200 r/min转速、5 N载荷与200 r/min转速和3 N载荷与400 r/min转速工况下平均摩擦系数分别为0.336、0.346和0.378;在5 N载荷下相较3 N磨损量提高了2.69%,在400 r/min转速下相较200 r/min磨损量提高了12.5%.UV样品为粘着磨损,而ABS样品黏着磨损为主,伴随有磨粒磨损. 展开更多

关键词 3D打印 高分子材料 摩擦系数 磨损量 仿生表面

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犁铧钢仿生表面对水接触角的研究 被引量：1

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作者 钱良存 邵陆寿 +2 位作者 朱德泉 陈培荣 潘静 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2010年第3期33-36,共4页

为了提高犁铧钢表面对水的接触角,利用电子显微技术采集荷叶表面微观形貌,运用图像边缘Sobel算子提取其特征,在犁铧钢表面进行仿荷叶表面微观形貌的激光刻蚀处理。单因素试验中,激光刻蚀各因素对犁铧钢与水接触角的影响满足二次曲线规... 为了提高犁铧钢表面对水的接触角,利用电子显微技术采集荷叶表面微观形貌,运用图像边缘Sobel算子提取其特征,在犁铧钢表面进行仿荷叶表面微观形貌的激光刻蚀处理。单因素试验中,激光刻蚀各因素对犁铧钢与水接触角的影响满足二次曲线规律变化,确定了接触角提高的范围。通过正交试验,建立了接触角与各因素间的回归模型,确定了最优工艺参数组合,即图像阈值为125、图像比例为29%和电流为13.3A,其最优接触角为75.50°。 展开更多

关键词 激光刻蚀 表面仿生 接触角 犁铧钢

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仿生复合表面织构减阻研究

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作者 王杰 许少锋 +1 位作者 王子辰 汪久根 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期288-299,共12页

针对固-液界面的流动减阻问题,提出了采用仿生复合表面织构降低流动阻力的方法.仿生水稻叶表面和鲨鱼肋条设计了肋条与微凸起相结合的仿生复合表面织构,采用等离子深硅刻蚀法在硅片表面加工制造了复合表面织构,并与聚二甲基硅氧烷(PDMS... 针对固-液界面的流动减阻问题,提出了采用仿生复合表面织构降低流动阻力的方法.仿生水稻叶表面和鲨鱼肋条设计了肋条与微凸起相结合的仿生复合表面织构,采用等离子深硅刻蚀法在硅片表面加工制造了复合表面织构,并与聚二甲基硅氧烷(PDMS)等离子键合得到带表面织构的矩形通道,试验中研究了水、液体石蜡和甘油在带仿生复合表面织构的矩形通道内流动减阻行为.研究结果表明:仿生复合表面织构对3种流体均具有减阻效果,其中高速水流的最大减阻率为25.2%,低速液体石蜡油和甘油的最大减阻率分别为2.07%和22.5%.仿生复合织构表面亲油困油,表面形成的润滑油膜是实现石蜡油流减阻的机理,而仿生织构表面疏水疏甘油困气,表面存在部分气体层是实现水流和甘油流动减阻的机理. 展开更多

关键词 固-液界面 仿生复合表面织构 减阻 减阻机理

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受猪笼草启发的仿生超滑表面研究进展 被引量：2

14

作者 张静 陈诚 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期76-90,共15页

自然界中猪笼草的袋状叶片内壁呈多孔结构,能锁住其分泌的蜡状物质,受此启发,向粗糙基底灌注低表面能液体以形成稳定的润滑油层,进而制备出注液超滑表面,其比超疏水表面具有更耐久的疏液、自清洁、防附着等性能,成为当前研究的热点。基... 自然界中猪笼草的袋状叶片内壁呈多孔结构,能锁住其分泌的蜡状物质,受此启发,向粗糙基底灌注低表面能液体以形成稳定的润滑油层,进而制备出注液超滑表面,其比超疏水表面具有更耐久的疏液、自清洁、防附着等性能,成为当前研究的热点。基于此,该文介绍了仿生超滑表面的润湿理论及作用机制,综述了超滑表面构建技术策略,包括粗糙基底成形-润滑油灌注与粗糙基底成形-基底化学修饰-润滑油灌注2种典型的路径;全面总结了粗糙基底的制备方法,包括刻蚀法、溶胶-凝胶法、呼吸图法、水热法,并介绍了仿生超滑表面在油水分离、水雾收集、防腐蚀、液滴操控、防覆冰领域的应用进展;最后,对仿生超滑表面的发展前景进行了展望。 展开更多

关键词 仿生超滑表面 构建策略 制备方法 多功能应用

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多功能融合电机泵马达仿生非光滑表面配流副摩擦及润湿性研究 被引量：1

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作者 高殿荣 庄鑫 +2 位作者 梁瑛娜 王村远 纪云 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1-10,共10页

以多功能融合电机泵马达配流副为研究对象,利用仿生非光滑表面效应设计出几种不同凹坑排布的配流盘,并通过不同工况下光滑表面和非光滑表面配流盘的对比试验,探讨非光滑表面对配流副润滑性能和减摩性能的影响。试验结果发现:非光滑表面... 以多功能融合电机泵马达配流副为研究对象,利用仿生非光滑表面效应设计出几种不同凹坑排布的配流盘,并通过不同工况下光滑表面和非光滑表面配流盘的对比试验,探讨非光滑表面对配流副润滑性能和减摩性能的影响。试验结果发现:非光滑表面比光滑表面有着更好的减磨减阻特性,其中最大减阻可达46.3%,减磨总体超过53%;非光滑表面中的凹坑可以储存试验中产生的磨屑和杂质,还可以储存海水,在润滑条件不良时凹坑内部海水可被带入到摩擦面从而改善润滑状态;试验后配流副试样接触角会降低,表面能会提升,这说明摩擦磨损试验使得配流副试样更加亲水,这有助于海水润滑膜的形成,从而降低摩擦面的摩擦磨损。 展开更多

关键词 多功能融合电机泵马达 仿生非光滑表面 配流盘 摩擦磨损 润湿性

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仿生棱纹几何结构表面的土壤磨料磨损 被引量：16

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作者 佟金 荣宝军 +1 位作者 马云海 张金波 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期193-197,共5页

利用逆向工程技术，对栉孔扇贝壳外表面几何结构进行扫描测量和处理并获得数据点云，采用最小二乘法拟合数据而设计了3种分布的棱纹型仿生几何结构表面，与相同材料和基本尺寸平板试样对比，在转盘式土壤磨料磨损试验机上进行磨料磨损... 利用逆向工程技术，对栉孔扇贝壳外表面几何结构进行扫描测量和处理并获得数据点云，采用最小二乘法拟合数据而设计了3种分布的棱纹型仿生几何结构表面，与相同材料和基本尺寸平板试样对比，在转盘式土壤磨料磨损试验机上进行磨料磨损试验．结果表明：栉孔扇贝壳外棱纹轮廓几何结构表面具正弦函数特征；棱纹轮廓方程为．f（x）=3sin（0．4x），棱纹高度为3mm，棱纹底宽为7．854mm．棱纹间距分别为15．71mm、12．56mm和9．42mm的3种仿生棱纹型几何结构表面的耐磨性能均优于平板；相对于平板试样，在相对滑动速度为1．68m／s时，棱纹型仿生几何结构表面的磨损质量损失减少29．84％～43．28％：在相对滑动速度为2．35m／s时，棱纹型仿生几何结构表面的磨损质量损失减少16．23％-21．91％．这是由于仿生棱纹结构能够改变磨料在磨损表面流场的接触和运动状态，增加剪切层厚度．减小剪切层内的磨料密度，改变磨粒的运动轨迹，从而提高其耐磨性． 展开更多

关键词 栉孔扇贝壳 几何结构表面 仿生表面 土壤 磨料磨损性能

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仿生疏液表面对浇注PBX药浆的低黏附性能研究 被引量：1

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作者 祝青 蒋全萍 +3 位作者 王德海 郑保辉 李尚斌 罗观 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期71-75,共5页

降低浇注高聚物粘接炸药(PBX)药浆与接触材料的黏附作用是提高浇注固化PBX制备工艺水平和效率的关键因素之一。采用溶液刻蚀方法在接触容器金属表面构筑微米-纳米多级复合仿生结构,使高黏液端羟基聚丁二烯(HTPB)和浇注PBX药浆在金属表... 降低浇注高聚物粘接炸药(PBX)药浆与接触材料的黏附作用是提高浇注固化PBX制备工艺水平和效率的关键因素之一。采用溶液刻蚀方法在接触容器金属表面构筑微米-纳米多级复合仿生结构,使高黏液端羟基聚丁二烯(HTPB)和浇注PBX药浆在金属表面的静态接触角均大于130°,表面具有良好的疏液性能,且通过调整刻蚀时间为120 min时,在金属表面形成仿花状的微纳米复合结构,可使金属表面与HTPB、HTPB/Al和HTPB/1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(Fox-7)药浆间的黏附作用力分别降低至29.4,46.0μN和12.7μN,下降幅值达57%~82%。同时将仿生结构涂覆于模具内表面,宏观实现对PBX药浆不黏附特性。 展开更多

关键词 浇注高聚物粘接炸药(PBX)药浆 仿生表面 微纳米多级结构 疏液表面 黏附性

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具有仿生内表面结构的弯管抗冲蚀特性数值分析 被引量：6

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作者 郭姿含 张军 +1 位作者 黄金满 李晖 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期90-100,共11页

目的 管道冲蚀是气固两相流动中不可忽视的重要问题,直接影响管路系统的安全运行及管道的使用寿命。针对这一问题,从仿生学角度,参照沙漠红柳、沙漠蝎子等的体表形态,设计三角形槽、矩形槽、等腰梯形槽3种抗冲蚀特性的弯管仿生表面结构... 目的 管道冲蚀是气固两相流动中不可忽视的重要问题,直接影响管路系统的安全运行及管道的使用寿命。针对这一问题,从仿生学角度,参照沙漠红柳、沙漠蝎子等的体表形态,设计三角形槽、矩形槽、等腰梯形槽3种抗冲蚀特性的弯管仿生表面结构。方法 运用CFD-DPM方法,采用Finnie冲蚀模型,考虑颗粒与流体的双向耦合作用,对所设计的具有仿生表面结构的弯管抗冲蚀特性进行模拟,并考虑不同流速、颗粒质量流量对冲蚀的影响。在数值模拟基础上,采用正交试验法分析三角形槽仿生结构的3个主要参数对抗冲蚀特性的影响。结果 数值模拟结果表明,具有仿生表面结构的弯管冲蚀主要出现在弯头35°~60°区域槽的底部。3种槽表面仿生结构均可提高弯管的耐磨性,三角形槽的抗冲蚀特性最佳,提高了约38.33%,矩形槽次之,提高了约28%,等腰梯形槽最差,仅提高了约8.33%,且3种仿生表面结构的抗冲蚀性能优劣次序不随流速和颗粒质量流量的变化而变化;正交试验结果表明,在三角形槽中影响冲蚀的因素依次为槽间距、槽宽、槽深,最佳组合结构的抗冲蚀性能相较于普通弯管提升了约41.5%。结论 槽形仿生表面结构减小了颗粒与壁面的碰撞,降低了碰撞速度,从而减小了冲蚀。抗冲蚀性能最优的表面仿生结构为三角形槽,矩形槽次之,等腰梯形槽最差。在三角形槽中影响冲蚀的因素依次为槽间距、槽宽、槽深。该研究可对弯管的抗冲蚀特性设计提供新的思路。 展开更多

关键词 弯管 CFD-DPM 冲蚀 气固两相流 仿生表面 数值模拟 三角形槽

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仿生球形凹坑表面形态对旱地洋葱插秧机高速齿轮动力学特性的影响分析 被引量：3

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作者 崔有正 郑敏利 +2 位作者 张洪军 李志钊 关俊豪 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2020年第9期70-75,共6页

分插机构中高速齿轮的传动性能直接影响着旱地洋葱插秧机的插秧精度与使用寿命。以工程仿生学和有限元理论为基础,为实现齿轮的参数化建模,在SolidWorks软件中建立了高精度齿轮模型,运用ANSYS Workbench软件分析了仿生球形凹坑表面形态... 分插机构中高速齿轮的传动性能直接影响着旱地洋葱插秧机的插秧精度与使用寿命。以工程仿生学和有限元理论为基础,为实现齿轮的参数化建模,在SolidWorks软件中建立了高精度齿轮模型,运用ANSYS Workbench软件分析了仿生球形凹坑表面形态齿轮的动力学性能。通过对普通齿轮和仿生球形凹坑表面形态齿轮(仿生齿轮)进行模态分析及静力学分析,分别计算出前10阶固有频率及振型,同时分析了其接触应力与应变状态,并用nCode软件对仿生齿轮和普通齿轮进行了疲劳寿命分析。结果表明,相对于普通齿轮,仿生齿轮的各阶最大振幅更小,其固有频率数值和范围明显减小,整体趋势更加平稳。仿生齿轮可改善接触应力分布状态,减小接触应力,还能存储磨屑并形成局部油池,从而降低齿轮的磨损程度。仿生齿轮的最大疲劳损伤和最小疲劳寿命相对于普通齿轮分别减小了27.64%和增大了38.16%,有效改善了齿轮的力学性能,提高了齿轮传动的可靠性和使用寿命。 展开更多

关键词 洋葱插秧机 仿生表面形态 有限元 静力学分析 模态分析

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仿生射流表面孔径与射流速度耦合减阻特性数值模拟 被引量：11

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作者 赵刚 谷云庆 +2 位作者 赵华琳 夏冬来 姚建均 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1001-1007,共7页

针对仿生射流表面流场问题,基于非光滑表面减阻的仿生学理论,对鲨鱼鳃裂部位射流特征进行分析研究,建立具有类似于鲨鱼腮裂部位射流特征的仿生射流表面模型及可拓模型.利用SST k-ω湍流模型对仿生射流表面模型进行数值模拟,在主流场速度... 针对仿生射流表面流场问题,基于非光滑表面减阻的仿生学理论,对鲨鱼鳃裂部位射流特征进行分析研究,建立具有类似于鲨鱼腮裂部位射流特征的仿生射流表面模型及可拓模型.利用SST k-ω湍流模型对仿生射流表面模型进行数值模拟,在主流场速度为20 m/s时,分析了不同射流孔径与不同射流速度耦合情况对壁面摩擦阻力、压差阻力及减阻率的影响,并对仿生射流表面减阻机理进行分析.研究表明在射流孔为5 mm时与射流速度耦合情况下的平均减阻率最大,为11.566%,同时为仿生射流表面多因素耦合情况下的减阻特性研究奠定基础. 展开更多

关键词 仿生射流表面 摩擦阻力 数值模拟 减阻机理

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