蜻蜓翅膀結(jié)構(gòu)仿生及新型薄壁空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系研究.pdf

1、首先，通過觀察和分析課題實(shí)驗(yàn)中得到的高清晰度的蜻蜓翅膀圖片，了解翅膀的網(wǎng)狀翅脈結(jié)構(gòu)特征和它的一些細(xì)部構(gòu)造，再利用有限元分析軟件ANSYS，建立蜻蜓翅膀結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型，用PIPE20單元模擬翅脈，用SHELL43單元模擬翅膜?？紤]幾何非線性因素的影響，對(duì)翅膀模型分別在均布荷載、集中荷載、彎矩、扭矩作用下的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行分析，總結(jié)了蜻蜓翅膀網(wǎng)狀翅脈結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。 然后，對(duì)翅脈、翅膜、翅痣所發(fā)揮的獨(dú)特作用進(jìn)行了深入地研究，并對(duì)翅脈進(jìn)行了

2、分類，通過改變翅脈的橫截面幾何尺寸和材料彈性模量，考察了這些參數(shù)的變化對(duì)翅膀受力性能的影響，并揭示了分布在翅膀不同區(qū)域的翅脈橫截面尺寸與其受力大小是完全相適應(yīng)的；對(duì)翅膜著重分析它的應(yīng)力剛化作用，并且借鑒翅膀上出現(xiàn)的不同網(wǎng)格，建立了4種簡(jiǎn)化模型，研究發(fā)現(xiàn)，翅膜應(yīng)力剛化是翅膀正常工作的必要條件，并且解釋了翅脈、翅膜在蜻蜓翅膀上是如何共同工作的；此外，還對(duì)翅膀前緣靠近翼尖附近的翅痣所發(fā)揮的獨(dú)特作用進(jìn)行了研究，從它在翅膀上的位置和質(zhì)量密度大小這

3、兩個(gè)方面，分析了它們對(duì)翅膀振動(dòng)性能的影響，解釋了翅痣對(duì)蜻蜓翅膀的減振、消震機(jī)理。 最后，基于以上的研究成果，本文提出了三種新型薄壁空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)用的材料包括鋼梁與碳纖維復(fù)合材料薄板。新型仿生結(jié)構(gòu)體系借鑒了蜻蜓翅膀翅脈、翅膜共同工作的原理，使復(fù)合材料板殼在荷載作用下盡可能地處于張拉狀態(tài)，且使鋼管和復(fù)合材料板殼能夠保持協(xié)調(diào)工作，從而獲得更合理的剛度。基于結(jié)構(gòu)仿生和材料仿生，本文提出了三個(gè)新型仿生薄壁空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)模型，即球面薄壁