气动软体致动器驱动的仿生鱼尾设计及试验

1

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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工程仿生领域猪笼草叶笼研究现状及发展趋势 被引量：4

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作者 王立新 吴树静 李山山 《河北科技大学学报》 CAS 2018年第3期221-231,共11页

猪笼草叶笼能够捕集昆虫并将其消化成生长所需的营养元素,依据宏/微观形貌结构差异可划分为盖子、口缘、滑移区与消化区等区域。口缘密布楔形盲孔的辐射状沟脊结构可使液膜产生定向移动,滑移区形貌结构呈现抑制昆虫附着、低黏附超疏水... 猪笼草叶笼能够捕集昆虫并将其消化成生长所需的营养元素,依据宏/微观形貌结构差异可划分为盖子、口缘、滑移区与消化区等区域。口缘密布楔形盲孔的辐射状沟脊结构可使液膜产生定向移动,滑移区形貌结构呈现抑制昆虫附着、低黏附超疏水等特性,受到学者普遍关注并逐步成为研究热点。从口缘与滑移区在工程仿生领域的研究现状入手,介绍其形貌结构特征与功能特性,重点关注以其为仿生原型制备液膜定向传输、昆虫滑移捕集、超疏水等功能表面的研究进展,并对未来需要关注的研究内容进行分析,从而进一步加深人们对叶笼形貌结构与功能特性的认识,为功能表面仿生研制提供新思路。 展开更多

关键词 工程仿生学 猪笼草叶笼 口缘 滑移区 超疏水表面 定向传输

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仿生非光滑表面滑动摩擦磨损试验研究 被引量：54

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作者 任露泉 王再宙 韩志武 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期86-88,96,共4页

采用激光处理技术加工了几种具有非光滑特征的圆形 4 5号钢试件 ,以正交试验方法设计耐磨性试验方案 ,在国产 MM2 0 0型摩擦磨损试验机上研究具有不同非光滑表面特征的试件耐磨性规律。试验结果表明 ,在相同试验条件下 ,时间、负荷、速... 采用激光处理技术加工了几种具有非光滑特征的圆形 4 5号钢试件 ,以正交试验方法设计耐磨性试验方案 ,在国产 MM2 0 0型摩擦磨损试验机上研究具有不同非光滑表面特征的试件耐磨性规律。试验结果表明 ,在相同试验条件下 ,时间、负荷、速度、形态和分布对耐磨性均有影响 ,耐磨性按照凹坑、凸包、波纹。 展开更多

关键词 工程仿生学 非光滑 表面形态 滑动磨损 耐磨性

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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

4

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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旋成体仿生凹坑表面减阻试验研究 被引量：9

5

作者 张成春 任露泉 +2 位作者 刘庆平 冯家波 秦永明 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期79-84,共6页

基于非光滑表面减阻的仿生学理论,通过凹坑表面控制超声速旋成体附壁区的边界层结构来减小旋成体的阻力。利用3因素5水平的二次旋转设计,对排列在旋成体后部的仿生凹坑表面参数进行优化。Ma数为2.51,基于旋成体最大直径的雷诺数为1.9... 基于非光滑表面减阻的仿生学理论,通过凹坑表面控制超声速旋成体附壁区的边界层结构来减小旋成体的阻力。利用3因素5水平的二次旋转设计,对排列在旋成体后部的仿生凹坑表面参数进行优化。Ma数为2.51,基于旋成体最大直径的雷诺数为1.9×106的风洞试验表明,旋成体后部的凹坑表面最大可减小旋成体4.98%的粘性前部阻力以及2.69%的底部阻力,总阻力最大可减小2.98%。通过二次旋转设计得到关于凹坑直径、深度以及凹坑轴向间距三个因素的二次回归方程,利用此方程得到的最优凹坑表面减少总阻力4.4%。 展开更多

关键词 工程仿生学 减阻 边界层控制 风洞试验 二次旋转设计

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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

6

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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挖掘机仿生斗齿土壤切削试验与减阻机理研究 被引量：16

7

作者 张琰 黄河 任露泉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期258-261,229,共5页

模仿蝼蛄爪趾形态设计了挖掘机斗齿。使用多项式拟合方法对爪趾的侧面轮廓线进行拟合,利用快速成型设备制造仿生斗齿样件。通过土壤切削试验,测定了仿生斗齿和JL80斗齿试样的土壤切削阻力。试验结果显示,仿生斗齿切削时受到的土壤阻力... 模仿蝼蛄爪趾形态设计了挖掘机斗齿。使用多项式拟合方法对爪趾的侧面轮廓线进行拟合,利用快速成型设备制造仿生斗齿样件。通过土壤切削试验,测定了仿生斗齿和JL80斗齿试样的土壤切削阻力。试验结果显示,仿生斗齿切削时受到的土壤阻力较原形斗齿降低约11%。分析表明,仿生斗齿易形成'自刃尖',保持斗齿整体切削性能,且可在不改变挖掘机设计与工况的条件下,减小切削角,实现减阻。 展开更多

关键词 工程仿生学 挖掘机斗齿 蝼蛄 切削试验

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形体减阻类型、减阻机理与仿生 被引量：20

8

作者 杨晓东 任露泉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期130-133,共4页

形体减阻在气体、流体和固体系统中有着良好的应用前景。对 3种介质中运动物体的减阻类型与减阻机理进行归纳和分析 ,将形体减阻分为几何非光滑与柔性非光滑两种形式。从能量角度 ,通过建立界面能量平衡方程 ,将 3种介质中减阻的实质统... 形体减阻在气体、流体和固体系统中有着良好的应用前景。对 3种介质中运动物体的减阻类型与减阻机理进行归纳和分析 ,将形体减阻分为几何非光滑与柔性非光滑两种形式。从能量角度 ,通过建立界面能量平衡方程 ,将 3种介质中减阻的实质统一为系统能量的转移量与转移速率。从仿生学角度 ,对一些人造物与自然生物的减阻效果做了对比分析 ,对刚性与柔性结构单元组合形式进行了分类归纳并举例 。 展开更多

关键词 工程仿生学 减阻 形体 机理 仿生

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增材制造镍钛仿生结构缓冲吸能及自恢复特性研究 被引量：4

9

作者 于征磊 信仁龙 +6 位作者 陈立新 郭雪 朱奕凝 张志辉 徐泽洲 梁平 赵杰亮 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第21期279-285,共7页

蜂窝结构由于具有优异的可设计性、剪切模量、断裂韧性、抗冲击吸能等特性,在车辆碰撞、卫星着陆、军事装备等吸能结构设计和多功能优化方面具有巨大的应用潜力。以普通内凹蜂窝结构为基础,运用结构仿生学原理进行了仿生优化设计,建立... 蜂窝结构由于具有优异的可设计性、剪切模量、断裂韧性、抗冲击吸能等特性,在车辆碰撞、卫星着陆、军事装备等吸能结构设计和多功能优化方面具有巨大的应用潜力。以普通内凹蜂窝结构为基础,运用结构仿生学原理进行了仿生优化设计,建立了内凹蜂窝结构和仿花生壳结构的三维负泊松比承载结构,并利用有限元分析软件LS-DYNA进行数值仿真分析。同时以NiTi形状记忆合金这种有独特的形状恢复行为、低刚度、高强度、超弹性的材料为基材,运用选区激光融化技术制备了两种仿生结构样件,并对样件进行了准静态压缩试验。通过对比试验测试结果与数值仿真结果得出,两种结构在吸能减震方面均有着较好的应用前景。其中,3D仿花生壳承载结构有着更好的吸能承载特性。两种结构在5次13%的循环压缩试验后,经过水浴加热后均可达到99%以上的形状恢复效率,为未来具有自恢复功能的缓冲结构的设计提供了参考。 展开更多

关键词 工程仿生学 仿生结构设计 增材制造 负泊松比 准静态压缩 数值模拟

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仿生制动盘热-结构耦合场的ANSYS仿真分析 被引量：11

10

作者 黄风山 高雅妍 +1 位作者 王立新 翟利刚 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期392-397,共6页

汽车制动盘在紧急制动下易发生热衰退导致的制动性能失效现象,从而引起事故的频繁发生.基于昆虫体表因具有非光滑表面结构而表现出的耐磨特性,构建了制动盘表面微结构仿生模型.根据热分析理论,对模型进行了不同初始速度下摩擦制动过程... 汽车制动盘在紧急制动下易发生热衰退导致的制动性能失效现象,从而引起事故的频繁发生.基于昆虫体表因具有非光滑表面结构而表现出的耐磨特性,构建了制动盘表面微结构仿生模型.根据热分析理论,对模型进行了不同初始速度下摩擦制动过程中瞬态温度场的仿真分析,研究了仿生制动盘表面微结构对散热性能的影响.结果表明:表面具有微凹坑结构的制动盘表现出较好的散热性能,利于制动性能的提高;这源于凹坑结构更易储存空气,能够实现制动盘与周围空气的快速换热,利于制动热量的迅速散失,从而有效降低因温度骤然升高而引起的热疲劳和热磨损. 展开更多

关键词 制动盘 工程仿生学 仿生构建 热-结构耦合分析 散热性能

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家猫爪垫减振机理及其在轮胎花纹中的仿生应用研究 被引量：5

11

作者 王国林 梅烨 +1 位作者 周海超 刘从臻 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期128-136,共9页

猫科动物运动时表现出极强的减振特性,爪垫作为与地面接触的唯一躯体部分是影响减振效果的关键因素。通过对家猫爪垫的组织学和接地力学试验研究表明,爪垫的减振机理主要体现在:爪垫组织结构呈现的多层特征有助于衰减接地应力;正常行走... 猫科动物运动时表现出极强的减振特性,爪垫作为与地面接触的唯一躯体部分是影响减振效果的关键因素。通过对家猫爪垫的组织学和接地力学试验研究表明,爪垫的减振机理主要体现在:爪垫组织结构呈现的多层特征有助于衰减接地应力;正常行走步态下爪垫力学特性表征出的爪垫-地接触中存在摆动变形的运动特征有利于缓冲储能的发挥。利用家猫爪垫的减振机理对PCR轮胎中间区域胎面的花纹沟壁结构进行仿生设计,采用仿蜂巢六边形凹坑非对称布局的花纹结构设计来实现家猫爪垫减振机理的仿生学应用。通过有限元仿真分析发现,当轮胎滚动时,所设计的仿生胎面花纹有效降低了轮胎接地压力偏度值和胎面-路面间径向激励力,改善了轮胎胎面磨损和振动噪声特性。 展开更多

关键词 工程仿生学 家猫爪垫 减振机理 轮胎花纹 振动噪声

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毛蚶壳形态/材料耦合仿生表面耐冲蚀性能试验 被引量：5

12

作者 张成春 李雪丽 +3 位作者 张春艳 章甘 王现宝 王晶 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期314-318,共5页

基于毛蚶壳的表面形态特征、软硬相间的硬度分布特征,设计了形态/材料二元耦合仿生模型,试验研究了影响耦合仿生表面耐冲蚀磨损性能的主次因素和最优组合。试验磨料选用80~140目的石英砂与水的混合物,磨损时间为30 h,倾斜角度为30°... 基于毛蚶壳的表面形态特征、软硬相间的硬度分布特征,设计了形态/材料二元耦合仿生模型,试验研究了影响耦合仿生表面耐冲蚀磨损性能的主次因素和最优组合。试验磨料选用80~140目的石英砂与水的混合物,磨损时间为30 h,倾斜角度为30°,试样转速为1 400 r/min。试验结果表明,经激光合金化、激光相变硬化处理的光滑试样、单元形态仿生试样和形态/材料耦合仿生试样的耐冲蚀磨损性能与光滑试样相比均有提高,形态/材料耦合仿生试样的耐磨性最好。影响耦合仿生表面耐冲蚀磨损性能的主次因素依次为激光表面强化技术、振幅、周期和条纹方向,耦合试样经激光合金化处理、振幅为3 mm、周期为10 mm、条纹方向为法向时具有最优的耐冲蚀磨损性能。 展开更多

关键词 工程仿生学 仿生耦合 冲蚀 正交试验设计

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模拟人体出汗的仿生皮肤 被引量：2

13

作者 宫保强 姚宝国 周子晗 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期14-21,共8页

目前国内外关于仿生皮肤模型的研究主要集中在模拟人体皮肤触力感知功能、皮肤紧密接触类物质特性测试用皮肤以及模拟出汗的单层皮肤等方面,现有的研究无法真实模拟人体皮肤出汗与温度调节的功能。针对这一问题,提出了具有热源层、汗源... 目前国内外关于仿生皮肤模型的研究主要集中在模拟人体皮肤触力感知功能、皮肤紧密接触类物质特性测试用皮肤以及模拟出汗的单层皮肤等方面,现有的研究无法真实模拟人体皮肤出汗与温度调节的功能。针对这一问题,提出了具有热源层、汗源层及表皮层的三层仿生皮肤,研究了仿生皮肤的温度及出汗控制系统。采用模糊PID控制方法实现了皮肤内核的温度控制,通过表皮温度反馈及汗源、微量柱塞泵等组成的出汗微循环系统,控制仿生皮肤出小汗、出大汗,通过汗液蒸发降温实现了表皮温度的调节。进行了内核温度控制及表皮温度调节实验,结果表明:内核温度被控制在(36.8±0.1)℃,表皮温度自稳定在(33.5±0.3)℃,仿生皮肤能够出汗将升高的表皮温度调节回(33.5±0.3)℃。研究的仿生皮肤可应用于纺织品的红外管理特性测试,模拟皮肤、纺织品及外界环境形成的微循环系统。 展开更多

关键词 工程仿生学 生物传感执行器 仿生皮肤 模拟出汗 温度调节 模糊自适应PID

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仿枪虾虾螯纵向混合负泊松比结构设计与耐撞性研究 被引量：1

14

作者 杨欣 王瑞祥 +2 位作者 许述财 秦豪毅 宋家锋 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2024年第1期77-86,共10页

为提高汽车安全防护结构耐撞性,以枪虾虾螯(大螯)作为仿生原型,通过生物实验提取虾螯微观结构,设计了24种仿生混合负泊松比吸能结构。以质量比吸能(SEA)、结构平均压溃效率(CFE)、初始峰值载荷(IPF)作为评价结构耐撞性的主要指标,借助... 为提高汽车安全防护结构耐撞性,以枪虾虾螯(大螯)作为仿生原型,通过生物实验提取虾螯微观结构,设计了24种仿生混合负泊松比吸能结构。以质量比吸能(SEA)、结构平均压溃效率(CFE)、初始峰值载荷(IPF)作为评价结构耐撞性的主要指标,借助经过验证的有限元模型对设计结构仿真模拟,经过结果数据分析确定影响结构耐撞性指标的关键参数a(胞元内凹深度),结合实际工况利用加权组合综合评价方法选出最优耐撞性结构。结果显示,当a=6.80 mm时的BCDA型混合结构耐撞性能最优,优化后SEA=3.21 kJ/kg,IPF=8.58 kN,CFE=31.29%。与单一胞元结构相比,优化后混合模型IPF最高降低35.24%,SEA最高提升35.72%,CFE有所下降,最多降低47.20%。 展开更多

关键词 工程仿生学 纵向混合 负泊松比结构 耐撞性

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水翼法推进机理及操纵技术研究 被引量：2

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作者 张铭钧 刘晓白 +2 位作者 储定慧 徐建安 郭绍波 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期316-321,共6页

研究了水翼法推进机理和操纵技术。通过海龟运动实时状态监测,分析了水翼法推进运动特性,从水动力、流场等角度探讨了水翼法推进机理和多元协调操纵方式,建立了水翼推进水动力表达式。为研究水翼运动时流场演变及作用机理,利用Fluent软... 研究了水翼法推进机理和操纵技术。通过海龟运动实时状态监测,分析了水翼法推进运动特性,从水动力、流场等角度探讨了水翼法推进机理和多元协调操纵方式,建立了水翼推进水动力表达式。为研究水翼运动时流场演变及作用机理,利用Fluent软件进行了水翼运动流体动力学数值模拟,分析了流场和水翼几何参数的变化对推进作用的影响,得出了水翼运动轨迹的形态特征。研制了模块化仿水翼推进载体,进行了载体运动性能试验研究,探讨了载体运动的操纵技术。试验结果验证了水翼法推进的可实现性和仿水翼操纵技术的可行性。 展开更多

关键词 工程仿生学 仿生推进 水翼法 操纵技术

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驾乘人员受冲击或振动时的心律变异性分析 被引量：2

16

作者 邹猛 许述财 +2 位作者 张金换 茹嘉良 黄世霖 《汽车安全与节能学报》 CAS 2010年第4期283-287,共5页

针对驾乘人员的安全防护,采用生理参数记录检测仪,研究了冲击和振动对人员的心率变异性(HRV)影响。船体冲击试验时,被试者平均心率比航行时最大增加了44.3%,最小增加了1.4%;被试者的差异平均值平方根(rMSSD)、低频率(LF)、高频带(HF)下... 针对驾乘人员的安全防护,采用生理参数记录检测仪,研究了冲击和振动对人员的心率变异性(HRV)影响。船体冲击试验时,被试者平均心率比航行时最大增加了44.3%,最小增加了1.4%;被试者的差异平均值平方根(rMSSD)、低频率(LF)、高频带(HF)下降,但LF/HF升高。振动试验时,驾驶员在驾驶1h后的平均心率增加了12.6%,副驾驶增加了4.8%;驾驶员和副驾驶的rMSSD、LF和HF均降低,但LF/HF升高。结果表明:在冲击与振动环境下,人员交感神经活动和迷走神经活动减弱;知识越多,年龄、责任越大,心理紧张度呈升高趋势。因此,心率变异性分析在人员的紧张、疲劳监测以及安全防护等方面有广阔的应用与研究前景。 展开更多

关键词 工程仿生学 心率变异性(HRV) 冲击与振动 动态心电图

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八宝景天叶片表面润湿性测试与疏水机理分析 被引量：5

17

作者 王立新 李山山 《河北科技大学学报》 CAS 2018年第1期1-8,共8页

为探寻用于超疏水表面制备的仿生原型,测试了八宝景天(Hylotelephium erythrostictum)叶片表面对水滴的润湿性,采用扫描电镜和三维形貌干涉仪对叶片表面微形貌结构进行观测并提取特征参数,基于Wenzel方程和Cassie-Baxter方程构建模型用... 为探寻用于超疏水表面制备的仿生原型,测试了八宝景天(Hylotelephium erythrostictum)叶片表面对水滴的润湿性,采用扫描电镜和三维形貌干涉仪对叶片表面微形貌结构进行观测并提取特征参数,基于Wenzel方程和Cassie-Baxter方程构建模型用以分析叶片表面的疏水机理。结果表明:润湿性随叶片类型的不同而呈现差异,其中新鲜幼叶正、反表面的接触角分别为(147.25±3.79)°和(137.46±4.03)°,新鲜幼叶反面的接触角高达152.54°;叶片表面由排列连续致密且呈椭球形的凸包和交错排列成网状且形貌不规则但可辨别轮廓的蜡质晶体构成,不同类型叶片表面的凸包形貌呈现显著差异但蜡质晶体形貌未有明显区别;幼叶正、反表面的凸包具有相似的高度但分布密度和投影面积显著不同,蜡质晶体层的高度和面积比未有明显差异;微米级凸包和纳米级蜡质晶体的协同作用使叶片表面呈现疏水特性且蜡质晶体发挥关键作用。基于Cassie-Baxter方程构建的模型能够有效揭示叶片表面的疏水机理,并可为超疏水表面的仿生制备提供理论支持。 展开更多

关键词 工程仿生学 润湿性 接触角 疏水机理 八宝景天叶片

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基于形状的三维头面型聚类分析 被引量：1

18

作者 钮建伟 李志忠 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1084-1088,共5页

传统的号型划分方法不能很好反映人体表面形状的特点,无法很好地满足头盔等适配性要求较高的产品设计需要。三维人体数据携带丰富的人体表面形状信息,采用三维人体数据建立的号型系统将有助于解决上述问题。以447个人头样本为例,提出基... 传统的号型划分方法不能很好反映人体表面形状的特点,无法很好地满足头盔等适配性要求较高的产品设计需要。三维人体数据携带丰富的人体表面形状信息,采用三维人体数据建立的号型系统将有助于解决上述问题。以447个人头样本为例,提出基于块划分的形状差异描述方式,采用k-means聚类算法对基于块距离的矢量形式下的人头样本进行形状分组,并与最新国军标推荐的采用头宽长指数、头高长指数作为关键参数进行头型划分的结果进行了对比分析。结果表明,二者存在明显差异,表明将来修改标准时可参考本文方法尽量考虑形状上的差异。 展开更多

关键词 工程仿生学 三维人头数据 聚类分析 号型划分 产品适配性

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东亚飞蝗体表润湿性测试及疏水机理分析 被引量：4

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作者 王立新 《河北科技大学学报》 CAS 2017年第5期411-417,共7页

为探寻用于疏水表面制备的仿生原型,测试了东亚飞蝗(Locusta migratoria manilensis)体表典型部位的润湿性。采用扫描电子显微镜和三维形貌干涉仪对体表微形貌结构进行了观测,基于Wenzel模型和Cassie-Baxter模型简要分析了体表典型部位... 为探寻用于疏水表面制备的仿生原型,测试了东亚飞蝗(Locusta migratoria manilensis)体表典型部位的润湿性。采用扫描电子显微镜和三维形貌干涉仪对体表微形貌结构进行了观测,基于Wenzel模型和Cassie-Baxter模型简要分析了体表典型部位的疏水机理。结果表明,体表不同部位的润湿性呈现差异,其中水滴在内翅表面的接触角相对较大(132.92±4.73)°,在外翅表面的接触角相对较小(119.47±4.32)°,在颈部和口器表面的接触角介于两者之间。外翅表面分布着~100μm级脊状凸起和纳米级蜡质膜层,内翅表面覆盖着毫米-微米级脊状凸起和大量微米-纳米级乳突,颈部和口器表面呈现凹凸起伏的毫米-微米级形貌结构,小区域的颈部和口器表面展现出相当光滑的微形貌。内翅因具有由脊状凸起和乳突构成的复合尺度结构而能使水滴产生CassieBaxter接触状态,从而呈现相对较大的接触角;其他典型部位的表面微形貌结构使水滴产生Wenzel接触状态而呈现相对较小的接触角。研究结果不仅能够量化表征东亚飞蝗体表典型部位的润湿特性,还可为疏水表面结构的仿生制备提供参考。 展开更多

关键词 工程仿生学 润湿性 接触角 疏水机理 东亚飞蝗体表

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仿鲨鱼鳃部射流减阻特性的仿真研究 被引量：14

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作者 谷云庆 赵刚 +4 位作者 赵华琳 郑金兴 王飞 肖磊 刘文博 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1230-1236,共7页

针对鲨鱼鳃部射流表面流场特性,建立了基于鲨鱼鳃部特征的仿生射流模型,采用数值模拟方法,在主流场入口速度为3 m/s、射流速度为0.02～1 m/s条件下,研究仿鲨鱼鳃部射流的减阻特性、分析其减阻机理。研究结果表明:当射流速度u>0.1 m/s... 针对鲨鱼鳃部射流表面流场特性,建立了基于鲨鱼鳃部特征的仿生射流模型,采用数值模拟方法,在主流场入口速度为3 m/s、射流速度为0.02～1 m/s条件下,研究仿鲨鱼鳃部射流的减阻特性、分析其减阻机理。研究结果表明:当射流速度u>0.1 m/s时,仿鲨鱼鳃部射流具有减阻效果,且减阻率随射流速度增大而增大。仿鲨鱼鳃部射流通过影响摩擦阻力和压差阻力改变减阻特性。仿鲨鱼鳃部射流对摩擦阻力的影响机理为:射流出口下游流场黏性底层增厚、速度梯度降低;同时形成反向旋涡,使流场存在稳定的大涡结构,降低了湍流脉动对壁面的作用。对压差阻力的影响机理为:射流速度作为一种附加动力,对压差阻力产生抑制效应,导致了模型压差阻力的下降。 展开更多

关键词 工程仿生学 射流 减阻 减阻机理 数值模拟

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