摘要：现有六足机器人在单足结构设计、机体布置形式及柔顺运动控制等方面存在不足,导致其地形适应能力不强,运动柔顺性能不高。为此,开展了典型六足生物——蚂蚁的观测实验,基于蚂蚁生理结构特征和驱动方式分析,提出了适用于六足机器人结构设计的基本原则;基于低惯量单足结构设计,通过优化机器人机体布局,提出了关节电机驱动六足机器人整体仿生结构;基于六足机器人直行和转向运动步态,规划了三角函数曲线与直线相结合的足端轨迹,提出了基于分级控制的六足机器人柔顺运动控制方法。样机实验结果表明,六足机器人结构设计合理,能够实现相对柔顺的直行和转向运动。研究结果可以为机器人仿生结构设计及柔顺运动控制提供重要参考。

摘要：叠层复合材料是人们受自然界贝壳结构的启发而设计开发的一种新型结构材料。钢中共析珠光体具有片层状结构,其实就是一种典型的叠层复合材料。介绍了珠光体和贝壳珍珠层的微结构及其力学性能特征、脆性材料强韧化结构的设计,并综述了叠层复合材料的国内外研究现状,对新型叠层复合材料的许多不足和发展趋势提出了初步的想法。

摘要：综合介绍了仿生结构设计的基本原理、仿生结构设计与制备高性能陶瓷材料的强韧化机制及研究进展。详细评述了仿木、竹、骨及贝壳珍珠层结构特征来设计与制备高性能陶瓷材料的研究现状和进展。研究结果证明模仿自然界生物材料结构特征来设计与制备高韧性陶瓷材料的仿生结构设计是一种简单、方便的有效方法,仿生结构设计思想将开创陶瓷材料强韧化理论与制备技术的新纪元。

摘要：三周期极小表面金属多孔结构是一种用于轻量化和多功能结构应用的新结构。设计并制备Diamond、Gyroid和Primitive 3种TPMS多孔结构,采用选择性激光熔化(SLM)制备3种Ti6Al4V多孔结构样件,研究不同结构的变形行为和能量吸收特性。综合分析表明,不同类型TPMS结构在压缩过程中呈现不同的变形行为和力学响应,该种结构可以用于抗冲击车辆或植入体的应用。

摘要：涡轮转子是燃气涡轮发动机的核心部件。受到蜘蛛网强韧性和协同承载特性启发,提出了蛛网仿生结构(SWS)SiC/SiC陶瓷复合材料涡轮叶盘的制备方法,通过SWS预制体设计与成型,完成了SWS-SiC/SiC涡轮叶盘制备,表征了SWS-Si C/Si C涡轮叶盘性能。结果表明:所制备SWS-Si C/Si C涡轮叶盘的破裂转速达到n=118000 r/min(叶尖线速度达到702.84 m/s),是常规2D-Si C/Si C涡轮叶盘破裂转速的3.09倍,是某燃气涡轮发动机涡轮叶盘设计转速(n=85000 r/min)的1.86倍;经设计转速测试后,所制备SWS-SiC/SiC涡轮叶盘的一阶、二阶、三阶频降分别是:0.41%、0.03%和0.26%。

摘要：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。

摘要：为满足对结构安全方面的要求,本文借鉴蜂窝结构强度比高、力学性能优异的特性,运用结构仿生学原理设计并建立了简化的仿直蜂窝、仿斜蜂窝和平板结构3种模型。在5种不同工况下利用有限元分析软件OptiStruct对3种模型进行了承载特性分析,运用3D打印技术制备3种模型,并对样件进行力学特性试验。根据模拟结果与试验数据对比分析得到以下结论:仿斜蜂窝结构各位置的应力数值相近,仿斜蜂窝具有良好力学传导特性;在相同质量情况下,仿斜蜂窝结构的承载能力较仿直蜂窝结构提高12%,较平板结构提高150%,其承载能力有着较大的优势,所以仿斜蜂窝结构较为合理。本文的研究实现了对仿蜂窝结构的承载性能分析,为防护结构轻量化设计提供了参考。

摘要：高温封严涂层应用在航空发动机高压压气机和涡轮等气路封严部位,可以减少转子和静子之间的间隙,提高发动机效率、降低油耗,是当前研究的热点。从金属基高温封严涂层和陶瓷基高温封严涂层两个方面分别进行分析,总结国内、外高温封严涂层的发展及研究现状,指出我国在陶瓷基高温封严涂层研究和应用领域存在的差距;分析YSZ陶瓷基封严涂层失效的主要原因,并且分别从陶瓷涂层显微形态优化和显微组织优化两个角度进行展开,分析当前提高YSZ陶瓷基封严涂层热循环寿命的研究成果和存在的问题;探索了基于贝壳仿生结构设计和晶须增韧机理分别对涂层显微形态优化和显微组织优化的新思路,以及新技术面临的问题。在此基础上,展望了新型陶瓷基高温封严涂层的发展方向。

摘要：该文对活体螃蟹的运动和大螯运作进行观察研究与尺寸测量,而后通过仿生学原理设计出一种八足、两钳组成的仿生机械螃蟹。通过建模构造出机械螃蟹的外形,并通过运动仿真验证机械螃蟹运动的可行性。结果表明,蟹类横向运动与其身体结构相关,蟹的足部关节只能上下活动,导致其步足只能横向伸展或收缩,且八只步足紧密靠近,前后摆动容易干涉。相比前后行进,横向运动更加省力,受到的阻力更小,运动速度更快。蟹钳一部分固定、一部分运动,其夹取运动主要靠羽状肌肉的收缩实现,收缩长度短、拉力大。综合蟹类身体构造及其运动特性,其步足运动可由平面六杆机构模拟仿真;蟹钳运动可由双摇杆机构模拟仿真。对机械螃蟹进行类型综合和尺度综合,并进行运动仿真,使机械螃蟹能够模拟蟹类步足横向运动和夹取运动。

摘要：为了降低轨道除沙车推沙装置在推沙过程中的磨损量,运用仿生学,以穿山甲体表鳞片的纹路为设计基础,建立仿生条纹几何结构推沙板。利用离散元素法分析仿生推沙板与沙粒的相互作用,从定性和定量2个方面分析推沙板的磨损情况。研究表明,相同条件下推沙角度越小,仿生推沙板的耐磨机理越明显,耐磨性能越优于普通推沙板。分析推沙板的表面磨损因素发现条纹高度为4 mm和6 mm,条纹间距为24 mm时,耐磨性最优。在平面推沙板的基础上添加条纹结构对提高轨道除沙车推沙装置的耐磨性有一定的指导意义。