多元耦合仿生可拓模型及其耦元分析

运用可拓学基元理论和共轭理论对典型仿生模本生物进行了系统的分析,建立了耦元、耦联方式的可拓模型,提出了多元耦合仿生可拓模型的创建方法,为生物耦合系统信息知识的形式化表达提供了有效工具。并建立了典型生物多元耦合耦元贡献度评价的层次结构模型,利用基于优化试验的层次分析方法,定量地分析了荷叶自清洁耦合之耦元的贡献度。     

电沉积nano-Al_2O_3/Ni+Co梯度复合镀层

采用电沉积方法以灰铸铁为基体制备了金属与纳米陶瓷复合镀层,基质金属为镍钴,第二相纳米陶瓷颗粒选用Al2O3。通过表面形态观察可知,由于纳米颗粒的高活性表面为沉积过程提供了大量的核心,使得复合镀层较金属镍钴镀层组织致密,晶粒细小。线扫描成分分析表明:镀层中纳米颗粒含量呈梯度分布。对其显微硬度进行测量,结果显示:复合镀层显微硬度由表层到里层呈梯度分布。耐磨性试验表明:复合镀层中Al2O3纳米颗粒产生的弥散强化效应和晶粒细化效应使复合镀层耐磨性显著优于纯镍钴镀层。对复合镀层和纯镍钴镀层磨损形貌的观察分析表明:复合镀层磨损表面出现沿摩擦副运动方向的犁沟,而纯镍钴镀层磨损表面呈现大片剥落,磨损机制为黏着磨损。     

生物耦元及其耦联方式

生物耦元是对生物功能作出贡献的各种因素,是构成生物耦合的基本单元。不同耦元遵循不同耦联方式联合起来有效地实现生物的各种功能,耦元和耦联方式的多样性,必然展现生物耦合功能的多样性与复杂性。本文从仿生学角度分析了生物耦元的特性、类别及其主元与次主元的辨识,揭示了生物耦元的耦联方式,最后简述了生物耦元、耦联和生物耦合之间的关系。     

凹坑型仿生形态环块样件耐磨性能

利用试验优化设计技术,设计了9种环块样件表面凹坑形态的尺寸与分布,采用激光图形雕刻技术,在模型样件的表面加工形成了9种不同的微观凹坑型仿生形态;在相同的试验参数条件下,完成了光滑与凹坑型仿生形态环块样件的摩擦、磨损性能的对比试验;根据试验前后环块样件总体重量的测量结果,计算出了10种环块样件试验前后的磨损量、磨损率,进行了光滑环块样件与凹坑型仿生形态环块样件磨损量与磨损率的对比分析;利用正交试验设计,进行了凹坑型仿生形态环块样件磨损量与磨损率的极差分析。试验证明,在润滑状态下,具有凹坑型仿生形态的环块样件的耐磨性能均高于光滑样件;凹坑直径为100μm,凹坑横向间距为450μm,凹坑纵向间距为350μm时的耐磨效果最佳。     

基于多维空间仿生信息学的目标识别新算法

利用Bag-of-words模型构造了Codebook高维空间,将图像向量映射成Codebook空间中的样本点,并根据仿生信息学的同源连续性原理,使用神经网络分类器找到不同类别目标在Codebook空间中的最佳划分,从而提出了一种基于仿生信息学的目标识别算法。通过实验对影响分类器性能的若干因素进行了详细分析,实验结果表明,本文提出的方法有效可行。     

新疆岩蜥三元耦合耐冲蚀磨损特性及其仿生试验

选取新疆岩蜥为典型动物,以形态、结构、材料作为因素设计仿生耦合试样,通过喷砂试验检验耦合试样表面的冲蚀磨损特性。喷砂试验选用粒径为1000μm的Al2O3颗粒为磨料,对LY12硬铝合金与45#钢为基底的仿生耦合试样进行试验。结果表明,在冲蚀时间为180 s,入射角为30°,入射距离为200 mm,空气压力为0.4 MPa条件下,耦合试样耐冲蚀磨损性能较对照试样提高18.7%。耦合试样特征因子最优组合为以LY12硬铝合金为基底材料,非光滑单元形态的形状为圆形凹坑、直径为3 mm,单元间距为6 mm的规则分布,表面涂层(Al2O3+13%TiO2)厚度为100μm。     

植物表面非光滑形态与润湿性的关系

从工程角度出发,应用多项对比试验与典型分析相结合的方法,选取吉林省长春地区的部分植物,应用体视显微镜、扫描电镜和静滴接触角测量仪等进行了植物功能叶表面的非光滑形态及与水的表面润湿性和粘附性的试验研究。试验结果表明,植物表面具有的非光滑形态与表面润湿能力的强弱有极大的关系,非光滑单元体的形状和分布是影响植物表面憎水性强弱的决定性因素;规律分布凸包形非光滑单元体的植物表面的憎水性强,脱附效果好;规律密布表皮毛形非光滑单元体次之。上述结果为生物表面仿生工程和复合材料表面设计提供了借鉴。     

不同形态和间隔非光滑表面模具钢的磨损性能

为提高模具的磨损性能和使用寿命,模仿生物体表非光滑现象,利用激光在4Cr3Mo2NiVNb模具钢表面分别加工出具有各种形态和分布间隔的非光滑单元体,对比研究非光滑表面试样和光滑表面试样的磨料磨损性能.结果表明,各种非光滑表面试样耐磨性均优于光滑表面试样;非光滑单元体的形态和分布间隔决定单元体的面积比和硬度,是决定非光滑试样磨损性能的直接因素.非光滑表面试样磨损时,硬度较高的部位支承载荷,防止磨料刺入基体材料,阻碍磨损进程;硬度较低的部位吸收能量,将磨料对非光滑表面的犁削变为滚动,有效减轻磨料对非光滑表面材料的磨损程度,耐磨性能得到提高.     

长耳鸮皮肤和覆羽耦合吸声降噪特性研究

利用体视显微镜和驻波管吸声系数测试仪,对长耳鸮、雉鸡、鸽子的胸腹部皮肤和覆羽进行形态、结构观察测试及吸声降噪特征对比试验,并试验研究了长耳鸮皮肤组织试样的耦合吸声特征。结果表明,长耳鸮皮肤和覆羽具有独特的多层次形态与结构耦合特征;在测试频率范围内,三种鸟类皮肤和覆羽的吸声能力在低频段（1000Hz以下）无明显差异,在高频段（1000Hz-4000Hz）,长耳鸮皮肤和覆羽呈现一定的吸声性能,其吸声系数最大值可达0．45,而雉鸡和鸽子体表吸声性较差。根据长耳鸮体表耦合降噪特征运用微穿孔板吸声体吸声系数计算理论,建立仿生耦合吸声数值模型,分析其形态与结构耦合特征的吸声机理。     

Al2O3p／Zn—Al合金复合材料制备工艺研究

通过水模拟试验了不同结构的搅拌桨对轻重两种颗粒在水中分布行为,并以此为根据选择了Ａｌ２Ｏ３ｐ／ＺＡ２２复合材料搅拌器的结构,确定了该复合材料的制备工艺。结果表明,对于密度小,易上浮颗粒宜选用左旋桨;而对密度大,易下沉颗粒宜选用右旋桨。采用边搅拌,边浇注的工艺方法制备Ａｌ２Ｏ３ｐ／ＺＡ２２复合材料,简便易行、工艺稳定、粒子分布均匀。