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初中生学习技巧 2000年第6期 8-8页

作者：熊文元

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仿生学与天然蜘蛛丝仿生材料

高等学校化学学报 2010年第6期31卷 1065-1071页

作者：刘全勇江雷北京航空航天大学化学与环境学院北京100191 中国科学院化学研究所北京国家实验室分子科学中心北京100190

采用仿生学原理,设计、合成并制备新型仿生材料是近年来快速发展的研究领域.天然蜘蛛丝是一种生物蛋白弹性体纤维,具有高比强度(约为钢铁的5倍)、优异弹性(约为芳纶的10倍)和坚韧性(断裂能为所有纤维中最高),为自然界产生最好的结构和... 详细信息

采用仿生学原理,设计、合成并制备新型仿生材料是近年来快速发展的研究领域.天然蜘蛛丝是一种生物蛋白弹性体纤维,具有高比强度(约为钢铁的5倍)、优异弹性(约为芳纶的10倍)和坚韧性(断裂能为所有纤维中最高),为自然界产生最好的结构和功能材料之一,它在航空航天、军事、建筑及医学等领域表现出广阔应用前景.受自然界蜘蛛丝启发,天然蜘蛛丝仿生材料的研究迎来了机遇,同时也给人们展示了许多新颖的仿生设计方法.本文从不同仿生学角度综述了天然蜘蛛丝仿生材料的发展,并提出了一些看法和思考.

关键词：仿生学仿生材料天然蜘蛛丝弹性体纤维仿生设计

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仿生学翼型尾缘锯齿降噪机理

航空学报 2015年第9期36卷 2911-2922页

作者：仝帆乔渭阳王良锋纪良王勋年西北工业大学动力与能源学院西安710129 中国空气动力研究-9发展中心空气动力学国家重点实验室绵阳621000

采用大涡模拟与声类比的方法研究了尾缘锯齿对翼型自噪声的影响。以SD2030翼型为研究对象,设计的尾缘锯齿幅值为10%弦长,周期为4%弦长。模拟了来流速度为31m/s、0°攻角下直尾缘翼型与锯齿尾缘翼型的流场,对应的基于弦长的雷诺数约为310... 详细信息

采用大涡模拟与声类比的方法研究了尾缘锯齿对翼型自噪声的影响。以SD2030翼型为研究对象,设计的尾缘锯齿幅值为10%弦长,周期为4%弦长。模拟了来流速度为31m/s、0°攻角下直尾缘翼型与锯齿尾缘翼型的流场,对应的基于弦长的雷诺数约为310 000。详细分析了尾缘锯齿对翼型尾缘湍流流场的影响,并通过FW-H方程计算大涡模拟提取的声源项,得到直尾缘翼型与锯齿尾缘翼型的声场。研究发现,锯齿尾缘可以明显降低翼型中低频范围内的噪声,在4 000Hz以下,窄带噪声最多可降低约16dB。但尾缘锯齿对翼型气动性能有着不利影响。进一步研究表明,该状态下翼型噪声主要由层流边界层引起的涡脱落噪声主导,尾缘锯齿可以抑制层流边界层引起的涡脱落现象,降低翼型升力脉动与尾缘附近的表面压力脉动,减弱尾缘处的低频湍流脉动与涡量,并有效降低尾缘附近涡的展向相关性,这些因素的综合作用使得翼型自噪声降低。

关键词：翼型自噪声涡脱落噪声宽频噪声仿生学尾缘锯齿

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仿生学在电力电子系统设计中的应用

中国电机工程学报 2002年第8期22卷 17-21页

作者：李冬黎何湘宁张晋浙江大学电力电子技术研究所浙江杭州310027 浙江大学工业控制研究所浙江杭州310027

基于生物可靠性机理,系统地探讨了高可靠性电力电子系统的设计理论和方法,包括自律分散控制、冗余设计、自复制和自修复、智能化设计、自适应控制及自组织控制。利用这些仿生设计理论和方法,可提高电力电于系统的可靠性。提出了自律单... 详细信息

基于生物可靠性机理,系统地探讨了高可靠性电力电子系统的设计理论和方法,包括自律分散控制、冗余设计、自复制和自修复、智能化设计、自适应控制及自组织控制。利用这些仿生设计理论和方法,可提高电力电于系统的可靠性。提出了自律单元和自律分散电力电子系统等重要概念, 并指出:自律单元应具有自律可控性和自律协调性,自律分散的电力电子控制系统基于自律单元;自律分散控制系统代表了以后高可靠复杂功率变换器系统的一种极具前景的发展方向。最后,基于生物系统的自律分散控制思想,设计了一种新颖的单相逆变器。应用实例表明,仿生学在电力电子技术中,尤其在高可靠性电力电于系统设计中,有着广阔的应用前景。

关键词：仿生学电力电子系统设计电力电子学高可靠性

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仿生学中介电聚合物复合材料的研究进展

Science China Materials 2023年第1期66卷 22-34页

作者：迟慧何稳赵丹莹马儒军张云鹤姜振华 Key Laboratory of High Performance Plastics(Jilin University) Ministry of EducationCollege of ChemistryJilin UniversityChangchun 130012China School of Materials Science and Engineering and National Institute for Advanced MaterialsNankai UniversityTianjin 300350China

自然结构、自然现象、动植物形态和人类行为总是给我们提供灵感,激发更多的创造力.可用于制造人工肌肉的介电聚合物复合材料的设计与应用在仿生学领域显示出巨大的潜力.然而,其仍然面临着巨大的挑战,严重阻碍了介电聚合物复合材料的发展... 详细信息

自然结构、自然现象、动植物形态和人类行为总是给我们提供灵感,激发更多的创造力.可用于制造人工肌肉的介电聚合物复合材料的设计与应用在仿生学领域显示出巨大的潜力.然而,其仍然面临着巨大的挑战,严重阻碍了介电聚合物复合材料的发展.本文系统地综述了近年来自然启发的具有优异性能的单层和多层介电聚合物复合材料的研究进展,并对其结构和特性进行了描述.此外,我们进一步讨论了这种复合材料在集成系统中的应用,包括仿生机器人、医疗保健和生物医学应用.此外,我们还深入分析了这一领域的挑战和前景.模仿自然已经成为介电聚合物复合材料设计和应用的关键.我们相信这种方法将推动智能和医疗行业的持续进步.

关键词：聚合物复合材料生物医学应用仿生机器人仿生学人工肌肉集成系统医疗行业结构和特性

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仿生学在人工肌肉研究中的应用

机器人 1995年第5期17卷 303-308页

作者：徐伟孙序梁何丽娟总参谋部工程兵科研二所哈尔滨工业大学

本文从仿生学的角度出发，提出一种仿生物肌肉驱动性能的磁性橡胶人工肌肉，并对其结构和特点进行了分析。

关键词：智能机器人人工肌肉仿生学机器人

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正轨箱梁横向肋的竹子结构仿生学设计

西南交通大学学报 2013年第2期48卷 211-216页

作者：付为刚程文明于兰峰濮德璋西南交通大学机械工程研究所四川成都610031

为了使起重机箱梁结构轻量化,以竹子为仿生对象对正轨箱梁横向肋进行了结构优化设计.通过研究竹子结构特征参数的自然分布特性与受力特性之间的关系,发现不同受力截面对应不同的等效节间距;考虑加劲肋间距对结构刚度和强度指标的影响,... 详细信息

为了使起重机箱梁结构轻量化,以竹子为仿生对象对正轨箱梁横向肋进行了结构优化设计.通过研究竹子结构特征参数的自然分布特性与受力特性之间的关系,发现不同受力截面对应不同的等效节间距;考虑加劲肋间距对结构刚度和强度指标的影响,设定加劲肋极限间距,建立了正轨箱梁加劲肋变间距等稳定性优化策略,结合有限元弹性屈曲分析进行迭代优化,实现了加劲肋变间距等稳定性设计.研究表明:优化求解速率随偏差率增大而增大;仿生箱梁较传统箱梁加劲肋数量由15道减小为10道,两根主梁重量减轻136.12 kg;各截面屈曲抗失稳能力差异减小,同时满足强度和刚度设计要求.

关键词：仿生学竹子起重机箱梁结构优化

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基于仿生学的电力电子系统分散自治控制

中国电机工程学报 2005年第17期25卷 21-26页

作者：胡磊何湘宁浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

从仿生学的角度出发,模仿人体系统分布自治控制的特点,复杂电力电子系统的可靠性有望得到提高。电力电子细胞是对应于人体细胞的电力电子系统的最小单位,与电力电子系统集成模块具有很强的联系,该文介绍了电力电子系统集成的国内外发展... 详细信息

从仿生学的角度出发,模仿人体系统分布自治控制的特点,复杂电力电子系统的可靠性有望得到提高。电力电子细胞是对应于人体细胞的电力电子系统的最小单位,与电力电子系统集成模块具有很强的联系,该文介绍了电力电子系统集成的国内外发展现状,进一步重点研究用分立器件构建的分散自治模块,构建的实验室原型可以方便的组成若干功率变换器,实验结果表明以这种模块为基础的分散自治控制是可以实现的。

关键词：电力电子分散自治控制仿生学电力电子系统集成模块电力电子细胞

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石油工程仿生学应用现状及展望

石油学报 2016年第2期37卷 273-279页

作者：刘合杨清海裴晓含郑立臣付涛石白茹魏松波陈琳中国石油勘探开发研究院北京100083

通过详细介绍仿生学在石油工程领域的发展现状,提出了石油工程仿生学的概念,指出了建立石油工程仿生学的必要性,概括了石油工程仿生学的特点和研究方法,并梳理了其发展趋势。目前,仿生学在钻井、管道、井筒等领域取得了实质性进展。未... 详细信息

通过详细介绍仿生学在石油工程领域的发展现状,提出了石油工程仿生学的概念,指出了建立石油工程仿生学的必要性,概括了石油工程仿生学的特点和研究方法,并梳理了其发展趋势。目前,仿生学在钻井、管道、井筒等领域取得了实质性进展。未来石油工程仿生学研究应遵循科学的研究方法,按生物原型阶段、数学模型阶段和工程实现阶段循序渐进地加深研究成果,尽可能避免模仿的复杂性;同时加强在模仿中的创造与创新。石油工程仿生学发展应以生产中的技术需求为根本出发点,以改善现有的或创造崭新的技术系统为目的,有层次、分阶段地开展应用研究,在功能材料、表面性能、信息获取与处理、工程实现等方面为关键技术问题的突破提供创新性解决方案和技术手段,经知识积累、成果转化和工业化应用3个阶段,逐渐形成涵盖勘探、开发、工程的仿生技术体系。

关键词：仿生学石油工程仿生学仿生技术体系材料仿生表面仿生信息仿生工程仿生

仿生学覆羽厚度对机翼失速控制效果的实验研究

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实验流体力学 2023年第4期37卷 105-115页

作者：黄逸军巩绪安马兴宇姜楠天津大学机械工程学院力学系天津300354 天津市现代工程力学重点实验室天津300354 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家重点实验室西安710072 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

受鸟类翼面覆羽结构特点的启发,在前期仿生流动控制工作基础上,本文设计了不同厚度的柔性锯齿型人工覆羽,将其分别安装于NACA0018平直机翼上翼面不同弦长位置,通过实验考察大迎角条件下流动分离控制效果。实验在天津大学低湍流度风洞进... 详细信息

受鸟类翼面覆羽结构特点的启发,在前期仿生流动控制工作基础上,本文设计了不同厚度的柔性锯齿型人工覆羽,将其分别安装于NACA0018平直机翼上翼面不同弦长位置,通过实验考察大迎角条件下流动分离控制效果。实验在天津大学低湍流度风洞进行,采用坐标架对机翼尾流区进行扫掠测量,使用热线风速仪获取尾流区的平均速度和脉动速度信息,并使用高速相机拍摄人工覆羽的运动情况。通过平均速度分布、脉动速度均方根曲线、功率谱密度、小波能谱和小波等值云图等对不同厚度覆羽的流动分离控制效果进行对比分析。实验结果表明,对于小厚度覆羽:安装在机翼前缘附近时,能有效减小前缘剪切层和机翼上表面之间的距离,这是由于覆羽自适应振动促进了低频大尺度相干结构向高频小尺度相干结构的转化;安装在机翼尾缘附近时,机翼周围流场无明显变化。相反,对于大厚度覆羽,覆羽阻碍分离回流区沿机翼表面向前缘发展,在靠近机翼尾缘时,流动分离控制效果较好。此外,本文还结合粒子图像测速技术绘制了覆羽的运动情况和周围流场流动示意图,验证了不同工况下人工覆羽的流动分离控制效果,对比分析了不同厚度覆羽实现流动分离控制的机理。

关键词：仿生学人工覆羽流动分离控制功率谱密度小波分析多尺度分析