凹坑形貌对线接触摩擦副耐磨性的影响

在线接触摩擦副中,非光滑结构单元的凹坑、凸包、波纹、鳞片形态等表面凹坑形貌对其耐磨性有一定的影响,其中凹坑的直径、深度对耐磨性的影响十分显著。以圆形凹坑非光滑形貌为例,采用有限元仿真分析的方法,对非光滑表面凹坑不同直径和深度的磨损过程进行了分析,研究了仿生非光滑表面对摩擦副耐磨性影响的程度。研究结果表明:线性摩擦副工作过程中,凹坑间距为1 000 m的条件下,摩擦副表面的等效应力和摩擦力随着圆形凹坑直径的增大而增大,随其深度的增大而呈抛物线增长;且在凹坑直径为100 m、深度为300 m时,矩形块的耐磨性最优。     

用仿生自组装法制备的新型生物复合材料及表征

通过仿生自组装法在室温下制备了纳米碳酸化羟基磷灰石/胶原（nCHAC）复合材料,并采用X射线衍射（XRD）、热分析（TGA）和透射电镜（TEM）进行了观察和分析.结果表明,该材料具有与天然骨相同的纳米尺度和胶原蛋白无机相,含有（2.8～14.7）w%的碳酸化HA成分;其显微结构是矿化的胶原纤维束,类似于天然骨的分级结构.揭示了碳酸化HA和胶原含量不同的复合材料中,具有微小差别的自组装单元.碳酸的百分含量影响矿物的晶体尺寸和胶原纤维的组装.因此,nCHAC复合材料是有前途的硬组织修复用材料,其所具有的特殊性能要归功于生物仿生制备出的nCHAC材料有与天然骨类似的成分和类似的微观结构.     

基于仿生学的风机降噪技术研究进展

风机作为通风换气的重要设备,在家用电器、工厂及矿井等多领域得到应用。随着科学技术的进步和人们环保意识的增强,这些设备在日常运行中的噪声逐渐成为学者们研究的重点。随着仿生技术的发展,基于生物结构和形态的仿生在风机降噪方面的研究表现突出。为此,综述基于仿生学的风机降噪方面的优化设计研究,主要有锯齿结构、波型结构、翼型结构、S型和C型鱼体形态方面的研究进展,分析和总结各类仿生机构的降噪机理,旨在为风机优化设计和降噪研究提供借鉴。     

短纤维增强复合材料的仿生模型──Ⅰ 哑铃状短纤维增强复合材料的应力分析

受生物体构件的启发，提出了哑铃状短纤维增强复合材料的模型．分析了带球短纤维和基体中的应力分布，发现端头半径粗化将改善纤维中轴向应力分布，使之趋于均匀化，同时可减少纤维端部界面的剪应力．研究表明纤维长径比对纤维端头应力影响较小．讨论了纤维－基体模量比对纤维轴向最大拉伸应力和界面最大剪应力的影响．     

离心泵仿生微结构叶片减阻特性的仿真研究

目的 通过在离心泵叶片表面布置仿生微结构实现离心泵的减阻，并获得仿生微结构的最优化设计参数。方法 研究利用仿真模拟的方法，采用离心泵的扭矩变化对其减阻性能进行表征，考虑了仿生微结构的形态、截面形状和特征高度等结构参数的影响规律，通过分析叶片表面的湍流动能、剪切应力和近壁面层的速度云图揭示仿生微结构对离心泵减阻特性的影响机理。结果 在3种微结构形态中，流向沟槽的减阻效果最好;在3种截面形状的微结构中，矩形截面的减阻效果最好;离心泵减阻率并非随微结构特征尺寸单调变化，而是存在最优值;所有微结构的减阻率均随着流量的增加而增加。当叶片表面布置流向、矩形沟槽时离心泵具有最优的减阻效果，且在全流量工况范围流向矩形沟槽结构的最大减阻率为8.39%。结论 叶片表面微结构的布置可以实现离心泵减阻，其减阻机理与近壁面流体流动行为有关。表面微结构可有效降低叶片壁面的速度梯度，使速度沿壁面法线方向过渡更加均匀，且微结构内部低速流体层可有效控制和减弱近壁面区的湍动程度，减少湍流动能损耗;同时微沟槽内的反向涡流具有类“滚动轴承”作用，将滑动摩擦转换为滚动摩擦，降低摩擦阻力。     

气动肌肉驱动仿生关节的理论分析

根据气动肌肉的简化模型,通过引入关节的刚度和力矩-压力系数等概念,建立了由一对对抗性气动肌肉驱动仿生关节的理论模型.研究了关节的刚度和位置独立控制时对气动肌肉输入压力的要求,并对气动肌肉驱动关节运动时的几种压力变化方式进行了分析.研究表明,两个气动肌肉的压力的不同变化方式对于关节动态的刚度、转矩有很大的影响.     

仿生微型机器人的研究与发展

仿生微型机器人是目前机器人发展的研究热点和趋势之一.本文对国内外仿生微型机器人的研究和开发作了综述和总结.指出了目前存在的问题,并对仿生微型机器人实用化的关键技术和发展趋势进行了探讨.     

短纤维增强复合材料的仿生模型──Ⅲ．脆性基体复合材料中哑铃状纤维的强化作用

根据哑铃状纤维增强复合材料的受力分析、研究了脆性基体弱结合界面的情况。结果表明，端头粗化的钢短纤维增强混凝土材料，其抗弯强度较平直纤维可提高２０％．端部纤维粗化所造成的应力分布均匀及纤维拔出阻力增加是提高材料强度的主要原因．     

一种混合驱动柔索并联仿生眼的轨迹规划

在与眼球运动相关的解剖学和运动学的基础上,设计了一种符合Listing定理的基于混合驱动柔索并联机构的3自由度机器人仿生眼.通过矢量封闭方法建立了逆运动学模型,求解出柔索并联机器人的雅可比矩阵和结构矩阵.利用达朗贝尔定理建立柔索并联机器人的力矩平衡方程组,采用广义逆矩阵的相关理论,以柔索张力矢量的2范数最小为目标进行张力优化.用蒙特卡洛方法计算出仿生眼球可达工作空间.最后,在Simulink环境下进行仿真,规划运动轨迹并得到柔索并联机器人运动特性的仿真结果,证明了本文设计的机构符合Listing定理.结果表明:基于混合驱动柔索并联机构的机器人仿生眼结构合理,数学模型正确.     

仿鱼长鳍波动推进水下航行器研究进展与分析

作为一种新型水下机器人,仿鱼长鳍波动推进水下航行器具有噪声低、机动性好等传统水下航行器无法比拟的优点,并得到相关研究人员的广泛关注。本文主要介绍了国内外在仿鱼长鳍波动推进水下航行器推进机理和系统研制方面开展的主要研究工作,在此基础上,分析总结了提升仿鱼长鳍波动推进水下航行器性能需要深入讨论和研究的一些问题。