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植物叶片中轴图式与力学自适应性的关系(Ⅱ)——不同向量角的叶脉结构和叶片拓扑图

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华南理工大学学报（自然科学版） 2009年第8期37卷 12-16,23页

作者：刘旺玉龚佳兴侯文峰华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

为了探讨植物叶片的叶脉结构是否与其维持内部的总应变能最小有关,建立了6种具有不同侧脉向量角的叶脉网络模型,并对其进行了数值模拟.分析表明,与其它模型相比,按原始叶片建立的模型具有良好的机械性能,且始终能维持较小的内部应变能.... 详细信息

为了探讨植物叶片的叶脉结构是否与其维持内部的总应变能最小有关,建立了6种具有不同侧脉向量角的叶脉网络模型,并对其进行了数值模拟.分析表明,与其它模型相比,按原始叶片建立的模型具有良好的机械性能,且始终能维持较小的内部应变能.此外,由单载荷场与多载荷场下的植物叶片拓扑图可知:应力是叶脉生长的诱导因素之一;除了实现自身的生理功能之外,为适应复杂环境应力的变化,叶脉网络已经演化成了一种稳定的具有自适应性的中轴图式结构.

关键词：中轴图式植物叶片力学性能拓扑图

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植物叶片中轴图式的形态机理研究

新疆大学学报（自然科学版） 2017年第4期34卷 482-487页

作者：侯文峰广州番禺职业技术学院机电工程学院广东广州511483 广州番禺职业技术学院精密装备与现代检测技术研究所广东广州511483

中轴图式是生物组织一个普遍而显著的特征.为探讨植物叶片中轴图式的形态机理,采集了双子叶植物叶片的坐标数据并生成了叶片模型.依数学与形态的关系计算了叶片边缘与叶脉之间的角度,从理论上分析出叶脉其实是一个完美的等角坐标系.叶... 详细信息

中轴图式是生物组织一个普遍而显著的特征.为探讨植物叶片中轴图式的形态机理,采集了双子叶植物叶片的坐标数据并生成了叶片模型.依数学与形态的关系计算了叶片边缘与叶脉之间的角度,从理论上分析出叶脉其实是一个完美的等角坐标系.叶脉在结构上实际上是一种对称特征,在传递养料方面路径是最短且最有效的,完全符合路径最短与对称原理.建立了叶脉的分枝模型,分析了叶片主脉两侧生长的力学平衡关系.由于环境应力的不对称性使得叶片左右两侧的生长速度并不相等,但差异并不大.对侧脉的角度测量表明,叶脉分布体现了叶脉传输物质路径的最短形式,与其保持自身的能量稳定性有很大关系,植物叶片在生长过程中是符合最大生长率与系统最小势能的生态学约束关系的.

关键词：中轴图式仿生拓扑机理自适应性

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基于响应面法的仿生风力机叶片可靠性分析

太阳能学报 2010年第9期31卷 1204-1208页

作者：刘旺玉张海全曾琳华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640

根据风力机的基本理论和相似理论在有限元软件ANSYS中建立了一个翼型为SG6050,半径为1m的小型风力机叶片模型,运用结构仿生学原理,对所设计的风力机叶片进行铺层,其角度范围介于5°～90°之间,为体现中轴的对称性,正负铺层同时出现。利... 详细信息

根据风力机的基本理论和相似理论在有限元软件ANSYS中建立了一个翼型为SG6050,半径为1m的小型风力机叶片模型,运用结构仿生学原理,对所设计的风力机叶片进行铺层,其角度范围介于5°～90°之间,为体现中轴的对称性,正负铺层同时出现。利用基于响应面法的可靠性理论,比较了不同铺层方式下风力机叶片的可靠性。计算结果表明:可靠指标较高的角度集中在40°～70°之间,而以65°铺层可靠指标最大,即其失效概率最小,而在5°与90°附近的铺层其可靠指标相对较小。

关键词：仿生设计中轴图式风力机叶片响应面法可靠性随机载荷

基于仿生设计的风力发电机叶片力学性能的实验研究

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实验力学 2009年第2期24卷 121-126页

作者：刘旺玉张海全李明刚华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

根据风力机的基本理论和相似理论设计了一个翼型为SG6050，半径为1m的小型风力机叶片。运用结构仿生学原理，对所设计的风力机叶片进行了仿生物中轴铺层设计。通过模态实验与应变实验，比较了传统设计与仿生设计两种不同风力机叶片的力... 详细信息

根据风力机的基本理论和相似理论设计了一个翼型为SG6050，半径为1m的小型风力机叶片。运用结构仿生学原理，对所设计的风力机叶片进行了仿生物中轴铺层设计。通过模态实验与应变实验，比较了传统设计与仿生设计两种不同风力机叶片的力学性能。模态实验结果表明，基于仿生设计的叶片的前六阶固有频率比传统叶片的前六阶固有频率减少约8％；两种叶片的固有频率均满足设计要求；仿生设计的叶片几乎不会改变叶片的动态特性。而应变实验表明，仿生设计的叶片在各种工况下的应变均大于传统的叶片约10％～20％。新设计的叶片具有较好的柔性，有效减小了叶片的应力，提高了叶片的疲劳寿命。

关键词：仿生设计中轴图式风力机叶片模态和应变试验

基于运动捕获数据的玉米叶片静力应变试验研究

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农机化研究 2011年第11期33卷 174-177,186页

作者：王雪郭新宇肖伯祥陆声链国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 首都师范大学信息工程学院北京100048

为了研究玉米叶片在不同应力情况下的叶脉的形变情况,进而分析了叶脉骨架的生物力学及运动学特性,以叶尖直立展开期和定型期的玉米叶片为研究对象,提出了一种基于准确运动捕获数据的应力—应变试验方案。试验测试了主脉在不同静态荷载... 详细信息

为了研究玉米叶片在不同应力情况下的叶脉的形变情况,进而分析了叶脉骨架的生物力学及运动学特性,以叶尖直立展开期和定型期的玉米叶片为研究对象,提出了一种基于准确运动捕获数据的应力—应变试验方案。试验测试了主脉在不同静态荷载下的形变情况,并从宏观力学层面分析了主脉形变程度随距基部距离的变化趋势。结果表明:处于叶尖直立展开期和定型期的玉米叶片,其主脉上各点随着距基部距离不同表现出不同的生物力学特性,且叶脉垂直最高处的形变程度最大。该研究为应用运动捕获技术获取农学试验数据做出了初步探索。

关键词：玉米叶片中轴图式生物力学性能运动捕获