基于HBM的仿生学在游艇造型设计的研究与应用

摘要

在产品造型设计的领域里，从时间来看，人类从蒙昧时代进入文明时代就是在模仿和适应自然规律的基础上不断发展起来的；从范围上讲，仿生设计被运用从生活用品到军事领域中各种产品的设计上；从船舶设计上看，从竹筏对树叶的模仿开始，到模仿各种飞鸟、鱼类的游艇设计；多角度的体现了仿生设计的广泛应用。但是仿生设计是一种比较感性思维的设计方法，在语义的认知方面具有一定的模糊性和多义性。所以本文从拓扑学的角度来研究仿生设计过程中的几个环节，运用拓扑关系学中的HBM(Hierarchy-based Method简称，是拓扑学中研究事物的一种方法，基于层次分类分析的方法)认知理论、基于HBM的拓扑权值计算以及拓扑学相关其它理论等，在选取生物原型与生物特征提取的方法中添加几何性元素，希望得出较为理性的方法；最后将研究得出的方法运用到游艇造型仿生设计中。
　　 本文通过对仿生设计的相关理论(仿生学的含义、原理、原则、分类等)作了详细的分析，依据人类认知习惯、拓扑学中拓扑关系、HBM、拓扑权值等相关理论的研究，分别对仿生设计中各个环节进行了分析，其中详细研究了生物原型结构特征分析与提取原则。并将生物原型作为不变量、特征线以及特征线形成的图形、特征线上的点等的位置关系作为变量来建立一个拓扑模型，在这个模型下运用HBM、拓扑权值、拓扑关系等拓扑学相关理论为基础研究仿生设计的生物特征提取方法。然后通过对具体游艇仿生设计案例的研究分析，来检验这些方法原则在仿生设计中的运用。最后将得出的方法原则运用在“太阳鸟”游艇项目的设计中。