结构仿生化黄麻纤维摩擦材料性能研究

采用室温碱处理和热处理两种改性方法对黄麻纤维进行表面改性处理,以头发和羊毛纤维为原型,对黄麻纤维进行结构仿生,考察了仿生螺旋型黄麻纤维对摩擦材料摩擦性能的影响.结果表明:螺旋型黄麻纤维质量分数在3％,螺旋升角为66 °时材料的摩擦因数符合制动要求,并且耐磨性能最优.在100℃和150℃时,螺旋型黄麻纤维的加入增加了摩擦材料的摩擦因数;在200℃和250℃时,螺旋型黄麻纤维增强摩擦材料的摩擦因数随着纤维添加量的增加而减小,随着纤维螺旋升角的减小而略微减小,而平直型黄麻纤维增强摩擦材料的摩擦因数最高;在300℃和350℃时,螺旋型黄麻纤维摩擦材料表现出较好的耐磨性能,摩擦材料的摩擦因数随着螺旋型黄麻纤维螺旋升角的减小而减小.     

仿生非光滑犁壁规范化设计

通过深入研究典型土壤动物蜣螂的体表而，建立了数学模型，以便描述非光滑单元体尺寸、形状和位置的分布规律；基于数学模型仿真，模拟了仿生非光滑表而。为了满足工业化生产，对仿生非光滑单元体的尺寸进行了规范化处理，并讨论了不同规范化没计的特点，以适应不同的仿生非光滑犁壁加工。     

仿生家具形态的设计理念

以仿生家具形态的设计理念为主题，从设计思维、形态表情、朦胧形态的美学等角度结合“游戏”模仿的规则,诠释了与信息时代同步发展的仿生设计理念。     

鸵鸟足底非规则曲面形貌数学模型构建

鸵鸟足底曲面形貌是影响鸵鸟足优越越沙性能的关键因素之一,研究鸵鸟足底曲面特征将有助于将其这一优越特性应用到越沙车轮上,以改善目前常规越沙车轮在松软地面上通过性低的难题。该文选取健康成年鸵鸟足,经过三维激光扫描仪扫描得到鸵鸟足的点云数据,并导入Geomagic Studio软件中进行封装、表面处理,最后把鸵鸟足第Ⅲ趾底曲面划分为3个典型区域：前掌缓曲面、中间凹槽面和足跟凸冠面。利用Catia软件中的Digitized Shape Editor模块,对3个典型曲面的密集点云选取合理的过滤方式过滤,保留典型曲面形貌的特征点,并导出3个典型区域特征点云三维数据。运用Matlab软件中的surface fitting自动拟合功能,拟合前掌缓曲面和中间凹槽面的2个曲面,分别得到2个曲面的拟合方程和决定系数R2;基于足跟凸冠面外形类似于一个典型椭球面,利用SAS软件中非线性回归模块以椭球面模型进行曲面拟合。从拟合结果可以看出,3个曲面的决定系数R2分别为0.95、0.96、0.95,实现了鸵鸟足底曲面由生物模型到数学模型的转化。该研究为将鸵鸟足底曲面形貌进行工程仿生学应用奠定了理论基础,并为利用工程仿生学技术研究松软路面行驶车辆提供研究方向和参考依据。     

水田防滑静液压六足步行机器的设计

根据仿生学理论，以六足行走昆虫为原型，采用双关节的步行机构，实现六足步行机器平稳地前进。以及根据两侧步伐大小的差异实现转向。步行机构是由曲柄连杆机构组成大腿，由静液压实现小腿迈步和转向。实现转向的液压系统由单向阀、常开电磁阀控制。静液压六足步行机器行动可靠，可以重负载，不会像轮式拖拉机那样出现打滑现象，是可以应用于南方水田的农机具。     

家蚕鳞翅的发育过程及其仿生学价值

以家蚕（Bombyx mori L.）为研究对象,定期解剖蚕蛹并对30个不同个体鳞翅各特征参数进行显微测量,结果显示家蚕蛹内发育期为12 15 d,分为4个阶段,各阶段翅呈现出不同发育特征。其中前翅呈三角形,周长平均值为22.243 mm;面积平均值为28.305 mm²,主翅脉共9条,长度在3 8 mm之间。后翅为扇形,周长均值为16.571 mm,面积均值为19.936 mm²,主翅脉长度在2 6 mm之间。蛹内时期与羽化展开后的鳞翅在周长与面积上均存在较大变化,其中前翅羽化后周长为蛹期1.9倍,面积为3.1倍;后翅羽化后周长为蛹期2.1倍,面积为3.8倍。家蚕鳞翅通过羽化获得了更大比表面积,翅脉分布位置没有变化,但长度为蛹期2.1倍。本研究通过动态跟踪家蚕鳞翅发育过程,记录家蚕成虫羽化展开过程,为研究昆虫鳞翅仿生功能、探索新型空间展开结构提供基础数据和设计思路。     

光源与机械刺激下蝗虫的运动行为

为提高光电诱导机械捕集蝗虫设备的捕集效率,本研究利用LED光源和自制的行为反应试验装置采用对比试验法,测定了蝗虫在诱导光源与机械刺激作用下的运动方向性和运动敏感性,探讨了蝗虫对外界刺激的神经反应与运动行为间的相互关系。结果显示:不同因素刺激下蝗虫表现出不同的运动行为。机械刺激作用下蝗虫的运动敏感性提高,但无明显的运动方向性;诱导光源作用下蝗虫具有明显方向选择性,但运动敏感性随时间逐步衰减;机械刺激与光源刺激耦合作用下蝗虫既有较强的方向选择性,又有持续的运动敏感性。     

旋耕-碎茬仿生刀片田间作业性能的试验研究

为检测旋耕-碎茬仿生刀片的田间作业功耗和作业质量,利用应变片型扭矩传感器对安装仿生刀片的两行耕整机进行田间作业功耗电测试验,依照国标测试方法测定作业质量,并与国标旋耕刀和常用碎茬刀进行了对比。田间试验结果表明:旋耕试验中,旋耕-碎茬仿生刀片的单位切土面积功耗小于国标旋耕刀,且作业质量优于国标旋耕刀;碎茬试验中,仿生刀片单位切土面积功耗小于常用碎茬刀,作业质量较碎茬刀稍差,但依旧满足国标要求。该研究工作为实现只应用一种刀片来完成旋耕和碎茬2种不同作业的目标提供了参考。     

仿鸟翼型双流通槽干气密封静压特性模拟

针对螺旋槽干气密封在低速下端面开启力不足、稳定性差的问题,借鉴飞鸟翼翅形状中翼尖和翼翅后缘的翅槽结构与小翼羽结构,从仿生学角度提出一种双流通螺旋槽端面干气密封(SDGS)端面结构,其特征是在螺旋槽的基础上开设一个密封堰.基于气体润滑理论,建立了数值分析模型并定义了双流通S-DGS的主要几何参数.采用有限差分方法求解雷诺方程,研究了静压条件下几何参数对双流通S-DGS端面开启力、泄漏率、气膜刚度和刚漏比等密封性能参数的影响规律,并开展了双流通S-DGS的几何参数优化分析.结果表明:当密封堰周向宽度比0.4≤λ≤0.6,密封堰径向长度比0.6≤γ≤0.8,槽坝比2≤δ≤3,槽深5μm≤h g≤8μm,螺旋角15°≤α≤20°,槽堰比0.7≤η≤1.3时,双流通S-DGS具有最佳工作性能.研究结果为低速下干气密封的型槽设计提供了理论依据.     

中国林蛙饵料仿生诱喂装置的研制（简报）

为了实现中国林蛙工厂化养殖,降低养殖成本和养殖风险、改善养殖环境、提高林蛙的蛙油品质,设计研制了饵料仿生诱喂装置,对几种理论可行的装置方案进行试制和初步试验,确定了3轴不同相位凸轮传动的最佳方案,根据最佳方案设计和制作了样机并进行了林蛙取食试验,所设计的装置占用蛙池面积仅为每池0.48 m2,该装置制造成本低、操作简单,林蛙取食率最高达到了79.2%。试验结果表明：装置所产生的饵料仿生蠕动能够满足中国林蛙取食要求,取得了满意的结果。