东方蝼蛄体表形态与润湿性

利用扫描电镜分析了东方蝼蛄(Cryllotalpa orientalis Burmeister)前胸背板、腹部、翅膀和足部的体表形态,测定了东方蝼蛄体表刚毛的覆盖密度和尺寸.在OCA20型接触角测量仪上测量了水与东方蝼蛄体表各部位的接触角,分析了东方蝼蛄体表几何微结构与润湿性的关系.研究表明,东方蝼蛄前胸背板、覆翅、腹部、足、膜翅的刚毛覆盖密度分别为40.32%、31.82%、23.89%、19.11%、14.17%,水与东方蝼蛄体表各部位的接触角平均值为110.8°～141.5°,表现出很高的疏水性能.东方蝼蛄体表刚毛形成的几何结构表面与刚毛的高疏水性能的综合作用是其体表不沾土壤和水的重要机理.     

东方蝼蛄口器结构与表皮纳米力学性能研究

利用扫描电镜及能谱仪观察了东方蝼蛄口器表面及断面几何结构特征,对口器的表皮组成成分进行了分析,发现口器组织中含有多种金属元素和微量元素;东方蝼蛄口器具有中空结构,断面材料呈层状复合结构;采用切片法对东方蝼蛄口器进行了外形重构;利用纳米力学测试系统对东方蝼蛄口器表皮材料进行了测试,发现东方蝼蛄口器的弹性模量和纳米硬度较高.经比较发现,东方蝼蛄口器表皮的纳米硬度大于雄臭蜣螂唇基表皮的纳米硬度.     

东方蝼蛄前足爪趾结构与表皮纳米力学性能

利用扫描电镜分析了东方蝼蛄前足爪趾表面及断面几何结构特征,得知东方蝼蛄前足爪趾具有中空结构,断面材料呈层状复合结构.利用切片法分析了前足爪趾中空结构.利用纳米力学测试系统对东方蝼蛄前足爪趾表皮材料进行了测试,可知东方蝼蛄爪趾内侧的弹性模量和纳米硬度明显高于其爪趾外侧.与已有研究结果比较表明,东方蝼蛄爪趾表皮的纳米硬度高于臭蜣螂、粪堆粪金龟、弧齿爪鳃金龟的前足胫节表皮的纳米硬度,并高于牛蹄、羊蹄和猪蹄蹄壁材料的纳米硬度.     

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。     

蜻蜓翅膀表面疏水性能耦合机

利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和视频光学接触角测量仪对蜻蜓翅膀表面的微观结构、物质成分以及疏水性进行了研究,分析了蜻蜓翅膀表面微观结构、物质成分与翅膀表面疏水性能间的关系.结果表明,蜻蜓翅膀表面分布大量纳米级乳突结构,致使液滴与翅膀表面形成复合接触,增强了翅膀表面的疏水性;翅膀表面覆盖的蜡质层对蜻蜓翅膀表面的疏水性起增强作用.此外,利用Cassie模型建立了蜻蜓翅膀表面疏水方程,并进行了蜻蜓翅膀表面疏水性能的多元耦合机理分析,认为蜻蜓翅膀表面的疏水性能是由其表面物质成分和微观结构共同耦合作用的结果.     

基于逆向工程的黄蜻膜翅几何数据采集与处理

利用激光三维扫描系统测量了黄蜻膜翅样品的几何外形,获取了黄蜻膜翅几何表面的外形数据点群.利用逆向工程软件对黄蜻膜翅点群数据删除跳点、坏点及与研究无关的数据点并进行平滑和精简处理.根据黄蜻膜翅的外形特征,通过框选点群命令,从点群数据中提取其边界曲线,并对曲线进行调整,将调整好的边界曲线两两拼接在一起,形成黄蜻膜翅较完整的边界曲线.采用由点和曲线形成曲面中的混合点群加边界曲线的造型方法,成功进行了黄蜻膜翅外形三维几何曲面模型的重构.     

蜻蜓膜翅前缘脉的纳米力学性能

利用激光三维扫描系统测量了黄蜻膜翅样品的几何外形,获取了黄蜻膜翅几何表面的外形数据点群.利用逆向工程软件对黄蜻膜翅点群数据删除跳点、坏点及与研究无关的数据点并进行平滑和精简处理.根据黄蜻膜翅的外形特征,通过框选点群命令,从点群数据中提取其边界曲线,并对曲线进行调整,将调整好的边界曲线两两拼接在一起,形成黄蜻膜翅较完整的边界曲线.采用由点和曲线形成曲面中的混合点群加边界曲线的造型方法,成功进行了黄蜻膜翅外形三维几何曲面模型的重构.     

疏水性表面流动减阻特性的试验

利用飞秒激光在si表面刻蚀具有不同宽度和深度的微槽形貌,经过硅烷化处理后,通过测量接触角和流变特性试验研究其疏水性与流动减阻特性关系.试验结果表明:接触角越大即疏水性愈强.减阻效果愈显著.因此,利用激光刻蚀表面方法可以在一定程度上调控固体表面的疏水性进而控制减阻特性.     

抽水蓄能机组不锈钢过流表面无氟疏水改性及其阻垢性能

针对抽水蓄能机组在运行过程中,过流金属表面往往存在结垢、腐蚀等难题,以无氟硅烷偶联剂为疏水改性剂,以环境友好的乙醇为溶剂,采用化学接枝法在304不锈钢基底上构筑疏水表面.重点考察预处理对304不锈钢基底微观形貌、粗糙度、水滴接触角等表面性质的影响,并进一步分析了304不锈钢基底粗糙度对疏水改性后水滴接触角的影响.304...     

神农蜣螂前胸背板表面形态分形及润湿性

采用 3D SRAT 1型轮廓仪对神农蜣螂 (Catharsius molossus L innaeus)前胸背板表面形态进行了定量测量 ,在 JC2 0 0 0 A型表面张力 /接触角测量仪上测量了水与前胸背板表面的接触角 ,并基于分形理论对其表面轮廓进行了分析。研究表明 :神农蜣螂前胸背板表面呈现分形特征 ,由结构函数法和变分法估算的沿前胸背板表面纵向轮廓线的分形维数分别为 1.877和 1.86 8;水在神农蜣螂前胸背板表面上的表观接触角为 91°～ 10 6 .5°,其平均值为 97.2°,表现了很强的疏水性     

大豆播种机破碎式仿生覆土装置设计与试验

受东方蝼蛄刺状挖掘足能够高效挖掘土壤的启发,设计了大豆播种机破碎式覆土装置,以提高其碎土性能。对东方蝼蛄前足的趾爪趾长、趾尖角、趾间距、侧面的楔角进行测量,以此为依据设计了仿生碎土圆盘。破碎式仿生覆土装置由大小碎土圆盘、折弯法兰、固定机架、旋转副、减震弹簧和悬挂架组成。本覆土装置专为双行种子沟设计,可实现对大豆沟槽双侧进行覆土。对仿生碎土圆盘碎土齿进行了受力分析,并利用Ansys及Ls-Dyna软件对所设计部件进行仿真优化分析,得到碎土圆盘切削受力情况土壤的等效应力分布以及覆土过程中种子横向位移。田间试验结果表明破碎式仿生覆土装置完成了覆土功能要求,破碎率达到92.2%,平均覆土厚度为2.4 cm,平均种子行间距为10.1 cm。     

马铃薯仿生挖掘铲片及其减阻特性研究

设计了一种马铃薯仿生挖掘铲片,研究其在土壤运动过程中的减阻性能。运用仿生手段对蝼蛄前爪第一趾进行仿生信息的提取,设计了一种马铃薯仿生挖掘铲片,利用EDEM对挖掘铲片进行挖掘土壤过程仿真。在EDEM仿真过程中,根据铲片对土壤的扰动情况分析可知:仿生挖掘铲片对土壤应力较分散,铲面具有碎土能力,挖掘方向所受平均阻力为118.212N;普通挖掘铲片对土壤应力较集中,铲面不具有碎土能力,挖掘方向所受平均阻力值为159.508N;仿生挖掘铲片较普通挖掘铲片所受平均阻力减小近35%,仿生挖掘铲更具优良的挖掘性能。     

基于离散元法的砖红壤斜柄折翼式深松铲设计与试验

针对深松整地装备应用于海南省热带农业区香蕉地时,存在作业阻力大、松土面积小及地表平整度差等问题,本文基于海南香蕉地砖红壤土的物理特性,设计一种可有效降低作业阻力的斜柄折翼式深松铲.运用离散元法建立3层土壤颗粒虚拟仿真土槽模型,使用Hertz-Mindlin with JKR接触模型进行了斜柄折翼式深松铲与直柄凿式深松铲...     

信鸽表面形貌的分形特性

分析了信鸽表面形貌的非光滑特性,并利用激光三维扫描控制系统获取了信鸽背部、胸部及翅膀表面的三维信息,基于分形理论对其表面进行了研究,采用计盒维数方法计算出了信鸽的背部、胸部及翅膀表面面维数和线维数,并分析了其分布。结果表明,信鸽的背部、胸部及翅膀表面均呈现分形特征,面维数范围为:2.8988～2.9788,线维数的范围为:1.0002～1.0247,信鸽表面形貌的分形特性研究为定量分析信鸽表面在空气介质中的减阻机理提供了基础信息。     

农用无人机气流扰动翼疲劳有限元分析

对农用无人机气流扰动翼进行动力学分析,针对气流扰动翼疲劳寿命难以估计这一问题,利用UG三维软件建立了气流扰动翼有限元模型,并利用ANSYS Fluent流体模块设置了大气湍流模型参数,得到了气流扰动翼表面的力分布数据。农用无人机气流扰动翼疲劳有限元仿真结果为:疲劳危险点在气流扰动翼与机体连接处以及起飞和降落中,气流扰动翼最小的疲劳寿命分别为1.226E9和3.562E9次循环。