仿蜻蜓膜翅有限元模型静力学分析     

赵彦如  王东升  佟金  孙霁宇  张金 《农业工程学报》2014,30(15):33-38

蜻蜓飞行能力高超,其膜翅具有超强抵御负载能力,为了理解和向生物系统学习进而进行技术创新,该文以蜻蜓膜翅为研究对象,以研究蜻蜓膜翅仿生模型的静力学特性为目标,采用ANSYS有限元模拟软件对蜻蜓膜翅有限元模型进行分析,在模型中采用二节点管单元Pipe20模拟翅脉,四节点壳单元Shell43模拟翅膜。对蜻蜓膜翅有限元模型进行结构静力学分析,考察了模型在均布载荷、弯矩、扭矩作用下的变形和应力、应变情况。结果显示,蜻蜓膜翅模型在均布载荷、弯矩、扭矩作用下只发生了整体变形,且变形较小,说明蜻蜓膜翅在主翅脉与支翅脉的交界处变形一致,具有优越的整体性能。通过仿蜻蜓膜翅结构模型的建立以及对蜻蜓膜翅结构和功能相关性的分析,为设计具有较好承载能力的薄膜材料提供了新的思路。  相似文献   

仿生深耕挖掘犁刀的建模与仿真分析     

刘建军 《湖北农业科学》2012,51(14):3084-3087,3091

根据仿生学原理,对长根茎类中药材收获机械的关键部件挖掘犁刀进行了创新设计,同时建立了深耕挖掘犁刀的三维实体模型,运用有限元分析软件ANSYS对其进行了仿真分析,确定了深耕挖掘犁刀在挖掘时的应变分布图.结果表明,深耕挖掘犁刀产生的最大整体变形量为9.6204 mm,发生在深耕挖掘犁刀的刀头;最大主弹性应变强度为2.5057e-2,最大弹性应变强度为3.6463e-2,最大等效弹性应变强度为2.4418e-2,发生在深耕挖掘犁刀螺母1上.  相似文献   

仿生注液沃土装置工作参数的优化与试验   总被引：1，自引：1，他引：0  

张东光  左国标  佟金  张智泓 《农业工程学报》2020,36(1):31-39

为探索仿生注液沃土装置在土壤内部作业时工作参数对工作阻力和土壤粘附量的影响规律,优化作业参数,以保障并提高注液沃土装置作业质量,同时降低工作阻力和土壤粘附。该研究采用Box-Behnken试验优化设计方法,通过搭建农机土槽台车试验系统以模拟田间作业环境,开展注液沃土装置样机工作参数优化试验,将入土深度、注液量、土槽台车速度3个工作参数设为自变量,将工作阻力和土壤粘附量设为响应值,建立多元二次多项式回归方程,根据自变量与响应值之间的关系,优化仿生注液沃土装置的工作参数。结果表明:以土壤粘附量和工作阻力为响应值建立的回归方程模型拟合度良好;入土深度、液肥流量和工作速度对降低工作阻力和减小土壤粘附量的影响均显著,且入土深度和速度存在交互效应;试验因素对注液沃土装置降低工作阻力和减小土壤粘附量的影响程度为:入土深度>速度>流量,得到最优的工作参数为:入土深度11 cm、速度1.0 m/s、流量350 g/s。在最优工作参数条件下,注液沃土装置的工作阻力为260.01 N,土壤粘附量为8.73 g。该研究工作为注液沃土技术的应用和推广提供了参考依据。  相似文献   

鼹鼠趾仿生及表面热处理提高齿形开沟刀减阻耐磨性能   总被引：2，自引：2，他引：0  

王少伟  李善军  张衍林  万强  陈红  孟亮 《农业工程学报》2019,35(12):10-20

为提高农用开沟机械开沟刀的减阻耐磨性能,该文针对课题组前期研制的齿形开沟刀,利用仿生结构和不同表面热处理对原齿形开沟刀进行优化。以鼹鼠前爪第3趾为仿生对象,设计了仿生开沟刀。使用EDEM软件进行模拟仿真试验,通过分析齿形开沟刀和仿生开沟刀的开沟功耗,对比2种刀片的减阻性能;进行台架磨损试验,利用金相显微镜、显微硬度仪、摩擦磨损试验机分析5种表面热处理仿生开沟刀的耐磨性能。单齿仿真试验发现,仿生开沟刀刀齿的整体三维表面结构特征有利于减阻。仿真试验结果表明沟深为150、200、250、300和350 mm时,仿生开沟刀比齿形开沟刀的开沟功耗分别降低9.68%、10.44%、10.22%、10.70%和10.95%,仿生开沟刀的减阻性能更优。台架磨损试验结果表明,渗铬淬火高温回火(Ⅱ型刀)、渗碳淬火低温回火(Ⅲ型刀)、激光熔覆WC/Ni60A粉末合金(Ⅳ型刀)和氧乙炔火焰堆焊铸造WC焊条(Ⅴ型刀)比淬火中温回火(Ⅰ型刀)处理的仿生开沟刀的磨损质量分别降低14.17%、42.05%、66.98%和75.96%,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ型刀的耐磨性能依次提高,Ⅴ型刀最优。5种刀片组织结构、显微硬度和摩擦系数的分析结果表明,Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型刀的硬化层显微组织主要为淬火和回火马氏体,Ⅳ和Ⅴ型刀主要为WC硬质相,Ⅳ和Ⅴ型刀的组织结构更优;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ型刀的平均显微硬度为558、700、888、1 195和1 441 HV0.1;平均摩擦系数为0.67、0.57、0.26、0.25和0.22,Ⅴ型刀的显微硬度和摩擦系数最优,与台架磨损试验结果相一致。田间试验结果表明,优化后的Ⅲ型和Ⅴ型刀比原来齿形开沟刀的开沟功耗分别降低11.45%和5.41%,磨损质量分别降低28.26%和82.63%,仿生结构优化与表面热处理能够提高齿形开沟刀的减阻耐磨性能。该研究可为提高开沟刀减阻耐磨性能提供参考。  相似文献   

Unusual elastic behaviour of a wood-like material during bending,milling and nanoindentation     

《Wood material science & engineering》2013,8(3):140-146

Abstract

Pistachio hardshells exhibit isotropic composite sclerenchyma at the length-scale of nanoindentation. The cells are composed of the common wood constituents and their macroscopic elasticity is unusual: upon reversible bending to less than 50% of the clear-length the height to length ratio increases up to 10-fold. Such behaviour is not reflected by the reduced elastic modulus value from nanoindentation compared with very close values for brittle walnut and macadamia shell. This may indicate outstanding values of Poisson's ratio for pistachio, but it covers only the sclerenchymatous cell wall. Three-dimensional light microscopy on fresh fracture surfaces revealed highly structured pistachio cells with micrometre-sized protrusions in all directions, in contrast to the smoothness of walnut cells in the outer shell. Neither of the hardshells exhibited a fibrous microstructure. Elasticity and isotropy of pistachio hardshells were also evident in their unusual breaking into uniform brick-type fragments upon milling. The cell interlocking in pistachio shells (three varieties and also a salted roasted brand) may be interpreted as a bionics model for elasticity with potential use for the construction of macroscopic structures, and pistachio shells may be used as elastic feedstock rather than being wasted.  相似文献   

仿生曲面在螺旋桩螺旋叶片上的应用研究   总被引：1，自引：2，他引：1  

吕有界  王玉兴  唐艳芹  胡圣荣 《农业工程学报》2007,23(4):134-137

结合典型土壤动物表面减黏降阻特性，提出对防汛抢险螺旋桩螺旋叶片进行表面仿生处理。为了寻求仿生曲面在螺旋桩螺旋叶片上的降阻效果，该文首先以波纹型仿生曲面为研究对象进行台车牵引试验，包括正交试验以及与平板的对比试验；然后把试验结果应用于螺旋桩，进行了螺旋桩沉桩对比试验。波纹型仿生曲面台车牵引试验表明，在试验因素取值范围内，波纹型仿生曲面凸起宽度对减阻效果影响显著，而且随着波纹型仿生曲面凸起宽度的增大，减阻效果愈明显。螺旋桩沉桩对比试验表明在整个沉桩过程中仿生螺旋桩具有一定的减阻效果。  相似文献   

温室结构仿生设计的可行性研究     

史晓君  于海业 《农机化研究》2011,33(7)

我国是农业大国,发展设施农业具有非常重要的意义。为此,通过对我国温室发展现状的分析,明确了温室结构优化设计的重要性,同时通过仿生学在建筑中的应用研究,结合蜻蜓翅膀结构功能以及国内外研究现状,对温室结构的仿生设计进行了可行性研究。  相似文献   

逆向工程技术与工程仿生   总被引：4，自引：0，他引：4  

李世武  佟金  张书军  陈秉聪 《农业机械学报》2004,35(3):109-112

工程仿生研究本身在方法上具有逆向工程研究的特点。本文对逆向工程技术与工程仿生技术进行了对比分析，探讨了利用逆向工程技术进行生物体几何特征描述的一般过程及其所涉及的关键问题。  相似文献   

基于识别技术的岩羊步态分析     

徐凯宏  刘喜玲  刘振生  谷志新 《经济动物学报》2011,(4):193-197

岩羊善于攀岩跳跃,岩羊的运动步态变化规律是研究仿生四足机器人运动机理的基础。本文从仿生学的角度出发,以岩羊为试验对象,建立岩羊三维步态试验系统,运用VFW方法进行岩羊运动视频的采集,并运用专业图像处理软件Sigma Scan进行图像处理,最终得到岩羊四肢关键点的位置、加速度曲线。试验获得完整的岩羊步态信息及分析结果,可...  相似文献   

赤子爱胜蚓Eisenia foetida体表形貌及润湿性的研究   总被引：2，自引：0，他引：2  

田喜梅  李建桥  刘国敏  李因武 《广西农业生物科学》2008,27(4):477-482

以东北蚯蚓常见种赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）为实验样本,对其处于收缩、静息和舒张三种状态下的体前部及体中部的体表形貌进行观察拍照和三维扫描,并对其体表接触角进行测量。结果表明收缩态、静息态和舒张态具有不同的非光滑单元密度及表面粗糙度,其接触角也存在显著性差别。收缩态非光滑单元密度和表面粗糙度最大,接触角也最大,即润湿性最差;舒张态非光滑单元密度和表面粗糙度最小,接触角同样最小,即润湿性最好;静息态各参数则处于中间水平。据此,初步建立了蚯蚓体表非光滑单元密度及表面粗糙度与表面润湿性之间的关系,进一步证实了波纹形非光滑结构模型所提出的波形比与润湿性之间的反比关系。  相似文献