猪笼草内表面微观结构及其浸润性研究

测量了猪笼草内表面各部位的接触角,发现超滑区疏水,最大接触角(150±2)°;超滑区和消化区有明显的浸润分界线;消化区亲水,最低接触角(16±2)°。研究发现超滑区呈微米级新月形、纳米级片状的复合结构,消化区呈微米级凹坑、网状褶皱的复合结构。结合化学处理和直接复制成形分析了内表面微结构和成分对浸润性的影响。结果表明超滑区的纳米级片状、网状蜡质结构对其超疏水特性起决定作用,消化区的接近超亲水特性主要与其表面物质成分有关,两个区域浸润性的大跨度变化是化学组成和表面形貌共同作用的结果。     

基于叶片微观结构变化的番茄磷水平检测方法

以温室番茄为研究对象,借助扫描电镜技术(SEM)和透射电镜技术(TEM)研究了不同磷养分水平下的叶片表面和断面显微结构以及叶肉细胞超微结构变化。结果表明:正常磷水平下的番茄叶片厚度为(124±2.14)μm,表面气孔和绒毛密度分别为(233.0±5.5)个/mm2和(34.2±1.33)根/mm2,绒毛高度为(97.0±2.83)μm,气孔大小为(13.91±0.85)μm。缺磷会造成叶片厚度明显变薄,引起叶片表面气孔密度、绒毛密度和绒毛高度明显降低,并且会破环叶绿体结构的完整性,但对气孔大小的影响不明显;磷过量,会使气孔大小、绒毛密度和维管束数量显著增加,并引起细胞壁厚度增加,但对气孔密度、绒毛高度和叶绿体结构影响不明显。     

基于猪笼草叶笼滑移区仿生的蝗虫捕集滑板功效测试

为测试基于猪笼草(Nepenthes)叶笼滑移区表面结构与超滑功能仿生制备的蝗虫滑移捕集滑板的功效,利用蝗虫附着力测试系统进行了蝗虫在叶笼滑移区与滑移捕集滑板上的附着力测试试验,并利用光电诱导蝗虫滑移捕集机进行了滑移捕集滑板的滑移功能验证试验.结果表明,蝗虫在捕集滑板上的最大附着力与在叶笼滑移区表面的最大附着力之比是0...     

猪笼草滑移区表面结构参数表征与捕集滑板仿生设计

猪笼草(Nepenthes)叶笼滑移区因具有特殊的表面结构而对昆虫表现出良好的滑移功能。利用扫描电子显微镜和三维白光干涉表面形貌仪对滑移区表面结构进行了显微观测并提取了三维结构参数,结果表明滑移区表面主要由两端略向下弯曲的月骨体和致密无序排列的蜡质晶体组成。基于滑移区表面微结构及其三维参数,利用3DSMAX软件设计了蝗虫捕集滑板的表面结构,为具有良好滑移功能的蝗虫捕集滑板的制造提供了理论基础。     

基于OpenGL的混凝土坝施工三维动态图形仿真

以Visual C++和OpenGL为技术平台,对混凝土坝施工的三维图形仿真技术进行了研究.介绍了应用AutoCAD建模以及模型数据转换的方法、增强图像真实感的基本手段以及实现坝体上升动态显示的策略.并将上述方法应用在向家坝大坝施工的三维动态图形仿真中.     

农业机械动态仿真软件开发与模拟

面向农业机械工作过程的动态分析,阐述了在PC机上基于OpenGL开发参数化造型和图形仿真系统的设计思想.仿真的实时性、程序的易开发性、平台的可移植性是该仿真系统的主要特点.为考核仿真系统的仿真能力和模型化精度,利用仿真软件对蝗虫跳跃过程进行了仿真分析.     

滚轧轮CAD系统加工仿真图形演示模块的开发

详细介绍了基于VisualC+ + 与OpenGL开发加工仿真图形演示模块的过程 ,分析了OpenGL关于图形绘制与操作的相关函数的具体内容和用法 ;对编程中的关键问题进行了说明     

基于马尔可夫模型的苹果树枝条生长仿真

以苹果树为研究对象,通过分析苹果树的生长规律和枝条的分枝模式,采用马尔可夫随机过程理论和隐式半马尔可夫模型建立了苹果树枝条分枝结构的随机模型.在此基础上,利用Visual C++平台结合OpenGL图形引擎实现了苹果树枝条生长过程的三维可视化仿真.模拟结果与观察结果相比较具有很好的一致性,说明提出的方法适用于描述苹果树枝条结构的发育过程,为果树数字化仿真研究提供了一种可行的技术手段.     

基于瞬时切削力和实体模型的三轴铣削仿真与试验

引入加工面生成点概念,提出基于瞬时切削力的刀具变形计算和变形刀具移动扫描体的实体建模方法,通过布尔运算生成包含有几何与物理误差的仿真加工模型, 以图形动态显示仿真加工模型的生成过程,并给出精确测量仿真加工模型的方法; 采用PARASOLID建模核心和OpenGL对上述算法完成系统实现.仿真和实际加工试验结果表明,最大仿真误差为0.012 mm、最小仿真误差为0.004 mm,平均仿真误差为0.008 mm.     

机械精密加工技术的现状与应用分析

超精密加工就是在超精密机床设备上,利用零件与刀具之间产生的具有严格约束的相对运动,对材料进行微量切削,以获得极高形状精度和表面光洁度的加工过程。当前的超精密加工是指被加工零件的尺寸精度高于0．1μm,表面粗糙度小于0．025μm,以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0．01μm的加工技术,亦称之为亚微米级加工技术。     

蝴蝶鳞片微观结构与模型分析

蝴蝶鳞片表面具有脊沟等非光滑结构,这些结构的形态、密度、分布等的微小差别对光线产生折射、反射等光学效应使鳞片呈现不同的颜色.蝴蝶鳞片微观结构的分析是生物结构色隐身研究的理论基础.本文从宏观与微观、表面形态与横截面结构等角度出发,应用电镜对比分析了鳞片的微观结构,构建蝴蝶鳞片分布、形态和结构的优化模型,优化设计出2种仿蝴蝶鳞片微观结构模型.     

火星巡视器鼓形车轮仿生设计与性能分析

以善于沙地奔跑的鸵鸟的二趾足为仿生原型,利用工程仿生学原理,设计一种高通过性的仿生越沙鼓形轮面车轮。以与火星壤近似的松软沙土为试验材料,利用车轮-土壤土槽测试系统,以轮辙、挂钩牵引力和沉陷量为试验指标,对仿生鼓形轮面车轮和普通轮面车轮的通过性能进行了对比分析。结果表明,当滑转率超过0.85时,普通鼓形轮面比仿生鼓形轮面轮辙的堆积现象明显,并且出现明显打滑空转现象。在相同试验条件下,当滑转率小于0.42时,普通鼓形轮面车轮的挂钩牵引力稍大于仿生鼓形轮面车轮,当滑转率大于0.42时,仿生鼓形轮面车轮的挂钩牵引力明显大于普通鼓形轮面车轮。仿生鼓形轮面车轮和普通鼓形轮面车轮的最大挂钩牵引力分别为11.6N和2.6 N。滑转率对于普通鼓形轮面车轮的沉陷量影响较小,沉陷量基本保持在约35 mm,而随着滑转率的增大,仿生鼓形轮面车轮沉陷量呈现缓慢增大趋势。     

仿生步行足沙地力学特性研究

基于螃蟹对滩涂、沙地、湿地等有很强的运动适应性,参照中华绒螯蟹步行足指节的结构,设计了4种仿生步行足:圆锥、圆锥沟纹、棱锥和圆柱沟纹步行足,并与圆柱足对照。通过土槽试验,考察在多种试验条件下,不同步行足对入土力、支承力、推进力和出土力的影响,并采用正交试验分析影响推进力的主要因素。与圆柱足的对比试验结果表明:仿生足有良好的沙地力学特性,锥形仿生足入土力减小64.71%~95.43%;圆柱沟纹仿生足使支承力增加9.48%~24.31%,推进力提高3.84%;仿生足出土力降低13.26%~89.83%,有效减少能耗。研究成果为松软路面步行机构触土部件的设计与优化提供了基础依据。     

自适应低振动步行轮仿生设计与性能分析

为提高具有高通过性的步行轮平顺性,基于鸵鸟足运动姿态与跖趾关节储能减振机理,运用工程仿生学原理与技术,设计了一种仿生自适应低振动步行轮。有限元数值模拟结果表明,轮上载荷30 N,角速度10(°)/s情况下,相比于传统步行轮,仿生步行轮轮心波动范围在软路面和硬路面分别降低了85.71%和93.33%。采用轻载荷月壤/车轮土槽测试系统验证了仿生步行轮的减振性能。当滑转率小于40%时,仿生步行轮的挂钩牵引力均大于传统步行轮;当滑转率大于40%,且仅在角速度为20(°)/s时,仿生步行轮的挂钩牵引力才小于传统步行轮,表明仿生步行轮在松软地面具有较好的牵引通过性。同时,相比于传统步行轮,当角速度为30(°)/s时,仿生步行轮在软路面和硬路面的加速度分别减少了6.3%和15.8%,振幅分别减小了14.6%和9.6%。在保证松软地面优越牵引通过性能前提下,仿生步行轮比传统步行轮的轮心波动更小,振动明显降低,有效解决了步行轮多边形效应引起的振动问题。     

油菜混合物与仿生筛面基体间的粘附特性

运用图像处理中的超绿特征提取与分割技术,构建油菜粘附特性测试系统,以残留粘附面积r为测量指标,引入粘附率μ和减粘率τ为衡量指标,通过粘附试验,测取并分析了油菜混合物与仿生筛面基体之间的粘附特性。试验结果表明,仿生非光滑筛面的减粘率普遍超过30%,最高达到90%,减粘作用显著;仿生凸包的减粘作用优于仿生凹坑;普通筛面的粘附程度依赖于油菜混合物的成分,而仿生非光滑筛面的粘附程度基本不依赖于油菜混合物的成分及质量比例,能在不同的收获环境与条件下保持较为稳定的减粘作用。     

蚯蚓运动特征仿生筛筛上玉米脱出物运动特性研究

为探究基于蚯蚓运动特征的仿生筛上玉米脱出物的运动特性,利用API实现了仿生筛在EDEM中的非简谐运动(两移动一转动),并采用CFD-DEM耦合方法对玉米脱出物在气流和仿生筛共同作用下的筛上运动进行了数值模拟。通过分析玉米脱出物的筛分过程,明晰了仿生筛对筛上玉米脱出物的运移机理。探究了玉米脱出物在仿生筛上不同区域的水平运移和竖直分层。数值模拟结果表明：玉米籽粒、芯和茎秆在仿生筛上的平均水平速度分别为0.63、1.60、2.51 m/s,有利于籽粒和杂余沿筛面水平分离和分散;玉米脱出物在筛体前部的平均水平速度最大,为1.71 m/s,表明仿生筛能够将筛体前部的玉米脱出物快速向后运移以减少进料端堆积;随着玉米脱出物由筛体中部运动到筛体尾部,玉米籽粒平均竖直位移降低20.61 mm,而芯和茎秆平均竖直位移却分别增大9.84 mm和5.70 mm,籽粒和杂余在竖直方向上的分层明显;通过高速摄像分析了玉米脱出物在仿生筛上的运动状态,并提取了玉米脱出物在筛体前、中部区域的平均水平速度,其变化规律与数值模拟结果基本一致,验证了仿生筛对筛上玉米脱出物的运移机理。当仿生筛清选装置入口气流速度为12.8 m...     

水田驱动叶轮仿生叶片机理数值模拟分析

根据水牛蹄独有的几何外形适于水田等松软地面行走和行走阻力低的特性,运用逆向工程技术提取仿生信息,并设计水田叶轮仿生叶片.通过数值模拟的方法研究仿生叶片性能改善的机理,以进一步指导叶轮的设计.仿生叶片与平面单叶片轮叶的计算机模拟对比分析表明,仿生叶片提高推进力的机理主要为:有效延缓叶片表面流体速度突变造成的流体介质冲击与分离,减小分离流对叶片的撞击阻力,提高叶轮驱动力;仿生叶片可增加叶片驱动扭矩,使叶轮驱动力增加.     

一种可连续化进行的胃肠仿生消化装置的设计

胃肠仿生消化是研究食品营养学及药物代谢动力的重要方法。为实现胃肠仿生连续消化,对胃肠仿生消化装置进行了设计,本胃肠仿生模拟消化装置包括胃肠仿生消化桶及仿生模拟消化控制系统,设置了结构相同的中间腔体的胃仿生消化桶和肠仿生消化桶,外围设置有加热仓,消化桶上均设置有搅拌机构、玻璃观察窗、取样装置、酸液存储槽及碱液存储槽、pH传感器、加热管及温度传感器,二号消化桶右侧固定有控制系统单元的配电箱。装置便于实现胃肠仿生模拟消化过程pH值、温度和搅拌速度的控制与调整,以及消化液的取样分析及消化过程的观察监测,可用于食品营养基质或生物活性物质的仿生消化情况的监测。     

基于狗獾爪趾的仿生深松铲振动减阻研究

为降低深松作业的耕作阻力,对基于狗獾爪趾的仿生深松铲进行了振动减阻性能的研究,将仿生减阻技术与振动减阻技术相结合,研究减阻效果。同时,在耕作速度为0.6、1.0m/s和耕作深度为250、300mm的条件下进行仿生深松铲的振动减阻试验。试验结果表明:振动式深松铲的耕作阻力随着耕作深度和耕作速度的不断增大而增大;在相同的试验条件下,仿生深松铲振动耕作方式的耕作阻力比未带振动耕作方式的耕作阻力减小1 3.0 5%~1 8.9 4%,减阻效果明显。