结构仿生

摘要： 随着施工工艺、建筑材料和建筑结构的不断发展,高层建筑在突破一个又一个高度极限,作为一个城市的地标性建筑,展现出结构之美。但是随着建筑高度的增加,潜在危险也在不断上升,很难兼顾结构的强度、刚度、稳定性以及结构扭转产生的负面效应,如果没有新的结构形式,很难有所突破。而自然界的生物经过千百万年的进化,与周围的环境相适应,结构“向优而生”。竹子作为又长又细的结构,与高层建筑结构相似,对建筑结构设计有着极大的参考价值,对竹子结构的合理性进行了分析,并结合具体工程案例对结构的仿生设计进行了详细阐述。

摘要： 为缩短国内滑雪服研发技术与国外品牌的差距,探讨仿生鸟羽结构对针织织物热湿性能的影响,以便更好地提升国内滑雪保暖裤的穿着舒适性。首先,通过融合仿生学和提花设计手法改变织针成圈方式,根据羽毛微观结构特征开发了8种不同组织结构的仿生针织运动面料;然后,在热阻、保温率、透湿率、透气率和经纬向芯吸高度等单一指标对比的基础上,建立灰色近优矩阵进一步综合评估面料热湿性能优劣;最后,基于男性下肢局部出汗、热分布特征提出各面料组织的应用建议。结果表明:凹槽Ⅰ类、仿羽片面料吸湿透湿性好,仿羽小枝、仿羽枝、凹槽Ⅱ类面料保暖性优异,空泡状Ⅰ类和空泡状Ⅱ类面料透气性突出。

摘要： 仿生学是一门古老而又年轻的学科,在漫长的历史岁月里,人类通过不断地学习、模仿自然界,生活水平和社会文明获得了长足发展。然而,受传统加工方式的制约,很多仿生结构难以制造出来。增材制造技术是近年来快速发展的一项先进制造技术,其逐层累加材料实现成形的过程与自然界的生长之道十分契合,能够制造结构复杂的零部件,从而促进仿生学的发展。从形态仿生、结构仿生、功能仿生3个方面列举了增材制造技术与仿生学相结合的几个典型应用案例,对基于增材制造技术的设计、制造及应用领域的从业人员有一定参考意义。

摘要： 目的针对高精密轴承缓冲包装垫的缓冲能力不足问题,提出一种新型仿生蛛网结构缓冲垫。方法根据自然界中片状蛛网的形态,确定蛛网结构缓冲垫构型,依据缓冲垫的结构及其径向丝、捕丝等参数之间的关系,建立力学模型和目标优化模型,分析在有限元仿真环境中3种跌落高度下轴承与蛛网结构缓冲垫的应力云图。制作蛛网结构缓冲模具并进行浇铸,完成轴承的跌落试验。结果对跌落试验的数据进行分析处理,可以得到在381、610 mm跌落高度下,轴承所受最大应力并未超出其材料的屈服强度。有蛛网结构缓冲垫比没有蛛网结构缓冲垫时轴承所受的冲击加速度分别下降了86%和78%。结论试验结果可与有限元仿真分析互相验证,为高精密轴承运输跌落过程中的防护提供技术支撑。

摘要： 与传统的硬机器人相比,软机器人部分或全部由软材料组成,因此具有更强的稳定性和适应性,并且在与人和环境交互时更为安全。自然界中的各类生物均为软体结构,经过自然演变,可以适应复杂的环境,因此这些生物的身体结构和运动方式天然地可以为软机器人的设计提供灵感。文章首先介绍软机器人的制作,然后从结构仿生和功能仿生两方面综了仿生结构在软机器人中的典型应用,为软机器人的设计提供思路。

摘要： 为了提高机床的强度与刚度,使其拥有良好的动静态性能,根据自然界植物生长的叶序结构,基于结构仿生原理和方法,对大型机床立柱的内部支撑结构进行仿生设计,并对仿生型立柱结构进行了静力学分析和模态分析。结果表明:与立柱原始结构相比,在采用互生、对生及轮生叶序设计的仿生型立柱结构中,按二列对生叶序设计的仿生型立柱结构质量减小5.25%,总体最大位移减小6.72%,最大应力降低了20.99%;各阶频率都有不同程度的提升,其中二阶频率提升最明显,达6.70%。这证明了基于叶序结构仿生设计方法的可行性,为机床仿生结构设计提供了新的思路。

摘要： 为提高薄壁管结构的耐撞性和吸能性,基于鹿角骨单位结构特征,结合结构仿生学原理设计出内径相同、外径等梯度逐层递减的仿生薄壁管.采用有限元法对75种仿生薄壁管结构进行10°、20°、30°等3种斜向冲击角度的吸能特性模拟;通过多项式回归元模型和多目标粒子群优化算法进行优化,以Pareto前沿最优原则得到各目标最优化的配置方案;采用最小距离选择法进行优化分析,得到各配置方案的最优结构设计参数.结果 表明:仅考虑单一冲击角度时,在10°、20°、30°冲击角度下的仿生薄壁管耐撞性最优的仿生层数n均为6,最大壁厚与厚度梯度值参数组合tmax-α分别为2.84 mm-0.38 mm、2.89 mm-0.29 mm、2.91 mm-0.34 mm;综合考虑多种冲击角度权重因数不同配置方案时,仿生薄壁管耐撞性最优的仿生层数n均为6,最大壁厚与厚度梯度值参数组合tmax-α分别为2.95 mm-0.28 mm、2.92 mm-0.30 mm、2.85 mm-0.33 mm.

摘要： 为提高薄壁管结构的耐撞性和吸能性,基于雀尾螳螂虾螯结构,结合结构仿生学原理设计出具有仿生晶胞单元薄壁管,利用有限元法模拟了仿生薄壁管碰撞吸能特性,采用响应面法进行薄壁管结构优化.结果表明,仿生薄壁管的比吸能较普通薄壁管的分别提高了11.1%(轴向)和24.6%(径向),优化得到仿生薄壁管轴向和径向吸能特性最优的结构尺寸,比吸能分别为27.0 kJ/kg(轴向)和10.8 kJ/kg(径向),该薄壁管仿生设计和响应面优化方法为吸能元件的轻量化设计提供了新思路.

摘要： 本研究对黄麻纤维进行改性处理并参照头发或羊毛纤维进行结构仿生,较系统的分析了螺旋升角对摩擦性能的影响,得出螺旋型黄麻纤维含量在3％,螺旋升角为66°时摩擦因数符合制动要求,并且耐磨性能最为优异.结果表明在低温(200°C以下)下对于黄麻这种与基体界面结合较弱,基体相容性差的短切纤维复合材料具有重要意义,仿生结构处理后的黄麻纤维增强摩擦材料不再像平直纤维那样那么容易在纤维与基体粘结处产生疲劳裂纹.高温(300°C-350°C)下黄麻分解生成的石墨有自清洁和润滑作用,并随着摩擦力作用滑移填充不平整表面,有利于减小黏着磨损;由于减小了黏着磨损,有效防止玻璃纤维裸露及硬质部位的尖锐突出,另外硬质磨粒压入黄麻纤维凹槽处,有利于减小磨粒磨损;由于结构仿生黄麻纤维增强摩擦材料磨削中含有较多石墨,包覆摩擦材料表面,减少摩擦材料与氧气的接触面积,在一定程度上减少了热磨损.因此,螺旋型黄麻作为增强纤维具有环保、安全、耐磨等优点是一种较为理想的摩擦材料增强材料.

摘要： 结构仿生是近年来逐渐发展起来的一种结构设计方式。通过结构仿生设计，可以获得更加经济、合理、高效的结构形式。本文在参考大量文献的基础上，全面地总结了结构仿生在建筑结构设计中的应用，如常见的树状结构、简体结构、螺旋结构、悬索结构、网架结构、骨架结构、薄壳结构和膜结构等。为进一步促进结构仿生的发展应用，还举例介绍了结构仿生设计的研究方法，即通过对生物体结构与实际工程结构的相似性分析(结构相似、荷载相似、功能相似)，建立结构仿生模型：运用有限元分析的方法对模型进行力学性能计算分析；再通过力学试验验证仿生结构设计的有效性和有限元分析的可靠性。

摘要： 印象海南岛大跨度钢结构剧场是在九十年代建成的旧结构上，综合环境，文脉，技术等因素的基础上，引入形态仿生和结构仿生概念改建而成，剧场外现呈现海胆形态，剧场主体呈现脊柱形态，结构体系设计弦支拱结构，剧场內部通过边缘约束张拉成平滑內膜空间，成功地将艺术、建筑、结构融为一体，开拓了建筑师和工程师进行结构形态构思、设计和建筑创作的新领域．

摘要： 建筑与结构的分工细化,逐渐削弱了建筑与结构两大专业的交叉联系,产生了大量表里不一的建筑作品.文章以历史上优秀的建筑作品为例,论证了以结构形态设计启动的建筑创作的优势.同时引入结构仿生的概念,作为结构形态设计的一种思路.再通过详实的案例研究,系统总结了目前结构仿生的两个发展方向,为建筑师和工程师进行结构形态构思和建筑创作提供参考.

摘要： 人们生存于自然界,在我们享受自然界提供给我们一切的同时,我们也不断从自然界中受到启迪,建筑也同样,建筑学家把建筑师向大自然生物学习的本领称之为仿生建筑.这门科学的诞生时间不长,但发展迅速,并取得了喜人的成就,文章着重讨论仿生建筑所表达的其独特的美学感受.

摘要： 人们生存于自然界,在我们享受自然界提供给我们一切的同时,我们也不断从自然界中受到启迪,建筑也同样,建筑学家把建筑师向大自然生物学习的本领称之为仿生建筑.这门科学的诞生时间不长,但发展迅速,并取得了喜人的成就,文章着重讨论仿生建筑所表达的其独特的美学感受.

摘要： 人们生存于自然界,在我们享受自然界提供给我们一切的同时,我们也不断从自然界中受到启迪,建筑也同样,建筑学家把建筑师向大自然生物学习的本领称之为仿生建筑.这门科学的诞生时间不长,但发展迅速,并取得了喜人的成就,文章着重讨论仿生建筑所表达的其独特的美学感受.

摘要： 人们生存于自然界,在我们享受自然界提供给我们一切的同时,我们也不断从自然界中受到启迪,建筑也同样,建筑学家把建筑师向大自然生物学习的本领称之为仿生建筑.这门科学的诞生时间不长,但发展迅速,并取得了喜人的成就,文章着重讨论仿生建筑所表达的其独特的美学感受.

摘要： 人们生存于自然界,在我们享受自然界提供给我们一切的同时,我们也不断从自然界中受到启迪,建筑也同样,建筑学家把建筑师向大自然生物学习的本领称之为仿生建筑.这门科学的诞生时间不长,但发展迅速,并取得了喜人的成就,文章着重讨论仿生建筑所表达的其独特的美学感受.

摘要： 随着科技、经济、文化的高度发展和日益提高的物质文化生活需求，传统的平面，立面，剖面设计方法已经无法胜任，优雅、别致、新颖的现代空间结构需求。本文以印象海南岛剧场为背景，引入形态学，仿生学概念，通过结构形态构建过程和CAX技术，对现代空间结构设计的焦点，难点，特点做一分析，得出对现代空间结构设计具有指导意义的结论。

摘要： 本发明公开了一种具有多级有序结构的生物活性仿生纤维结缔组织及制备方法与仿生肌腱、仿生韧带。所述生物活性仿生纤维结缔组织的制备方法，包括步骤：将活性纳米材料与生物墨水混合得到打印浆料，其中，所述活性纳米材料含有成骨和/或成腱的活性离子；将所述打印浆料进行3D打印制备得到复合水凝胶支架；将所述复合水凝胶支架拉伸并干燥处理，制备得到所述生物活性仿生纤维结缔组织。本发明能够制备出具有多级有序结构的生物活性仿生纤维结缔组织，且具有制备工艺简单，易于操作的优点，有利于工业推广和应用。

摘要： 本发明涉及仿生结构技术领域，具体涉及一种肢体运动仿生结构和包括肢体运动仿生结构的仿生机器鼠。本发明旨在解决现有技术中肢体运动仿生结构的紧凑性以及形状与动物肢体形状一致性的问题。为此目的，本发明的肢体运动仿生结构包括机架、连接在机架上的第一肢体、与第一肢体连接的第二肢体以及连接到第一肢体和第二肢体的驱动装置，该肢体运动仿生结构还包括连接杆，连接杆分别与第二肢体和驱动装置枢转连接。通过本发明的技术方案，提高了肢体运动仿生结构的灵巧性、功能完善性、结构紧凑性，从而提高了肢体运动仿生结构和真实肢体结构的一致性，有助于生物学家、神经科学家以及脑研究者对肢体的研究，实现对肢体行为的有效控制。

摘要： 本发明涉及仿生结构技术领域，具体涉及一种腰部运动仿生结构和包括腰部运动仿生结构的仿生机器鼠。本发明旨在解决现有技术中腰部运动仿生结构的运动灵活性以及结构紧凑性的问题。为此目的，本发明的腰部运动仿生结构包括：机架；以枢转方式连接到机架前端的前驱动装置，前驱动装置用于驱动机架前端的前肢左右摇摆和上下摇摆；以枢转方式连接到机架后端的后驱动装置，后驱动装置用于驱动机架后端的后肢左右摇摆和上下摇摆。通过本发明的技术方案，提高了腰部运动仿生结构的运动灵活性、结构紧凑性，从而提高了腰部运动仿生结构和动物腰部结构的一致性，有助于生物学家、神经科学家以及脑研究者对腰部结构的研究，实现对腰部结构行为的有效控制。

摘要： 本发明公开了一种具有多级有序结构的生物活性仿生纤维结缔组织及制备方法与仿生肌腱、仿生韧带。所述生物活性仿生纤维结缔组织的制备方法，包括步骤：将活性纳米材料与生物墨水混合得到打印浆料，其中，所述活性纳米材料含有成骨和/或成腱的活性离子；将所述打印浆料进行3D打印制备得到复合水凝胶支架；将所述复合水凝胶支架拉伸并干燥处理，制备得到所述生物活性仿生纤维结缔组织。本发明能够制备出具有多级有序结构的生物活性仿生纤维结缔组织，且具有制备工艺简单，易于操作的优点，有利于工业推广和应用。

摘要： 本发明涉及一种仿生肿瘤结构的制作方法及仿生肿瘤结构的教具平台，对病人患病部位扫描；识别DICOM文件保存为mcs文件；提取影像数据形成模板；处理模板；合并模板形成实体三维图像；拆分图像形成肿瘤拼接结构和组织拼接结构，分别打印出模具；硅胶浇注模具成型；拼接浇注成型的组织结构，该教具平台包括有仿生肿瘤结构、连接器和人体结构平台，仿生肿瘤结构通过连接器设置于人体结构平台内。上述仿生肿瘤结构的制作方法及教具平台，扫描病人体内的肿瘤及器官，通过拼接形成器官三维图，再打印形成仿生器官，将仿生器官放置入人体结构平台中，练习肿瘤切除术，更直观的显示肿瘤与器官的连接关系，可以多次练习，以提高手术成功率和降低并发症发生。

摘要： 本申请提供了一种仿生肾器官芯片结构和仿生肝肾芯片结构。本申请的仿生肾器官芯片结构将仿生肾小球芯片结构和仿生肾小管芯片结构相结合，从而将肾小球对相关液体的过滤功能和肾小管对滤液的重吸收功能相结合，能够较为真实和准确地模拟肾器官整体上的药代动力学特性和解毒特性。本申请的仿生肝肾芯片结构将仿生肝器官芯片结构、仿生肾器官芯片结构和循环微结构相结合，从而将仿生肝脏和仿生肾脏的功能相结合，既能模拟或检测单个仿生器官的作用，又能模拟或检测两个仿生器官之间的生理通讯以及对整个循环系统的响应，使所获得的药物安全性评价结果具有较高的准确性。

摘要： 本实用新型涉及仿生结构技术领域，具体涉及一种腰部运动仿生结构和包括腰部运动仿生结构的仿生机器鼠。本实用新型旨在解决现有技术中腰部运动仿生结构的运动灵活性以及结构紧凑性的问题。为此目的，本实用新型的腰部运动仿生结构包括：机架；以枢转方式连接到机架前端的前驱动装置，前驱动装置用于驱动机架前端的前肢左右摇摆和上下摇摆；以枢转方式连接到机架后端的后驱动装置，后驱动装置用于驱动机架后端的后肢左右摇摆和上下摇摆。通过本实用新型的技术方案，提高了腰部运动仿生结构的运动灵活性、结构紧凑性，从而提高了腰部运动仿生结构和动物腰部结构的一致性，有助于生物学家、神经科学家以及脑研究者对腰部结构的研究，实现对腰部结构行为的有效控制。

摘要： 本实用新型涉及仿生结构技术领域，具体涉及一种肢体运动仿生结构和包括肢体运动仿生结构的仿生机器鼠。本实用新型旨在解决现有技术中肢体运动仿生结构的紧凑性以及形状与动物肢体形状一致性的问题。为此目的，本实用新型的肢体运动仿生结构包括机架、连接在机架上的第一肢体、与第一肢体连接的第二肢体以及连接到第一肢体和第二肢体的驱动装置，该肢体运动仿生结构还包括连接杆，连接杆分别与第二肢体和驱动装置枢转连接。通过本实用新型的技术方案，提高了肢体运动仿生结构的灵巧性、功能完善性、结构紧凑性，从而提高了肢体运动仿生结构和真实肢体结构的一致性，有助于生物学家、神经科学家以及脑研究者对肢体的研究，实现对肢体行为的有效控制。

摘要： 本实用新型涉及仿生机器人技术领域，具体涉及一种用于仿生手的手指结构、仿生手及仿生机器人。用于仿生手的手指结构包括本体、指肚和连接组件，所述本体上开设有槽体，所述指肚匹配安装在所述槽体内，所述指肚通过所述连接组件安装在所述槽体内，所述指肚为弹性材质。所述指肚的材质为橡胶、塑胶和硅胶中的一种。所述指肚内部形成有与外部连通的气囊，在所述指肚受压后产生形变使得所述气囊内的气体排出。在使用过程中，仿生手在完成侧捏动作时，由于大拇指指肚为弹性材质，在大拇指的指肚与食指相接触的瞬间，会降低二者之间的刚性冲击，延长仿生手的使用寿命。

摘要： 本实用新型涉及仿生机器人技术领域，具体涉及一种仿生手用驱动自调节结构、仿生手以及仿生机器人，该仿生手用驱动自调节结构包括：驱动组件；旋转轴，设置于所述驱动组件输出轴的一侧，且与仿生手指相连接；主动传动组件，通过弹性件套设于所述驱动组件输出轴上；从动传动组件，固定连接于所述旋转轴外侧，且与主动传动组件相啮合；使用时，在弹性件回弹力的作用下，弹性件将推动主动传动组件沿着驱动组件输出轴的长度方向，做靠近从动传动组件的运动，从而促使主动传动组件将紧紧压迫从动传动组件，始终保证与从动传动组件正确啮合，当与旋转轴连接的仿生手指在外力作用下强制旋转时，弹性件将该强制旋转力进行缓冲。