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天然和仿生柔性生物结构的设计

朱德举 张超慧 刘鹏

朱德举, 张超慧, 刘鹏. 天然和仿生柔性生物结构的设计[J]. 复合材料学报, 2018, 35(6): 1636-1645. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170920.001
引用本文: 朱德举, 张超慧, 刘鹏. 天然和仿生柔性生物结构的设计[J]. 复合材料学报, 2018, 35(6): 1636-1645. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170920.001
ZHU Deju, ZHANG Chaohui, LIU Peng. Study on the design of natural and biomimetic flexible biological structures[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2018, 35(6): 1636-1645. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170920.001
Citation: ZHU Deju, ZHANG Chaohui, LIU Peng. Study on the design of natural and biomimetic flexible biological structures[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2018, 35(6): 1636-1645. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170920.001

天然和仿生柔性生物结构的设计

doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170920.001
基金项目: 装备预研教育部联合基金(青年人才)项目(6141A02033602);国防科技创新特区项目(7-H863-03-ZT-003-008-06);湖南省重点研发计划项目(2017GK2130)
详细信息
    通讯作者:

    朱德举,博士,教授,博士生导师,研究方向为生物材料多尺度力学行为及仿生研究、高性能纤维/织物增强水泥基和树脂基复合材料、防弹高性能纤维布的力学特性和有限元分析、冲击和高应变率试验技术,E-mail:dzhu@hnu.edu.cn

  • 中图分类号: Q66

Study on the design of natural and biomimetic flexible biological structures

  • 摘要: 自然界中生物材料表现出的力学性能与其结构设计形式紧密相关。柔性生物材料多为多级结构设计,其独特的功能梯度特征使其具备优异的变形能力及良好的断裂韧性。本文借鉴工程结构设计基本单元的思想提出柔性结构仿生元素理念,根据几何形态将结构仿生元素分为:线元素、梁元素、柱元素、板壳元素、薄膜元素及组合元素。根据系统论的观点建立仿生柔性结构设计体系,归纳总结出柔性仿生结构的设计准则,并基于鱼鳞梯度结构设计新型仿生功能梯度板。通过有限元的方法对功能梯度板归一化自然频率进行分析。结果表明,类鱼鳞功能梯度板具有柔韧性及刚度软化特性。阐述了仿生柔性结构的设计方法,包括模仿设计、组合设计及选择匹配设计。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-05-25
  • 修回日期:  2017-09-08
  • 刊出日期:  2018-06-15

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