典型植物叶片刚柔耦合力学特性及其仿生研究
发布时间：2022-01-11 13:34
疲劳失效是工程领域表面损伤失效的三大类型之一,对机械高效工作和可靠运行构成巨大的威胁。开发抗疲劳设计与制造技术是当前工程研究领域的重要课题之一。长期以来,国内外围绕该问题进行了理论、模拟、试验等方法的不断探索,但由于疲劳失效机理的复杂性、研究手段的局限性以及现代工业抗疲劳要求的日益提高,该方面的研究始终是工程界致力于攻克的技术瓶颈。长期以来,针对上述问题的研究,很大程度上依赖于应用先进材料和表面处理技术,而较少涉及几何形态和物理结构等其它因素对其影响,同时,国内外研究大多关注表面的单一失效,而对更多因素导致的叠加失效现象仍缺乏有效的解决方案。绿色、环保、可持续的社会发展目标吸引了大量研究人员将技术探索的目光聚焦于仿生学,运用先进仿生设计理念,研发了同时兼具优异止裂和抗疲劳的多功能体系。自然界中的植物经过亿万年的物种竞争和自然进化,具有轻质、高强、止裂和抗疲劳的功能特性,为工程材料性能提升提供了重要的借鉴。本论文以工程领域机械零部件的止裂、抗疲劳需求为背景,以典型刚柔耦合平行脉单子叶植物（美人蕉、玉簪、棕竹和香蒲）和网状脉双子叶植物（白杨树、紫丁香和臭椿）叶片为研究对象,运用数码相机、扫...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
蜻蜓翅膀及裂纹扩展行为[9]
.1 蜻蜓翅膀及裂纹扩展行为[9]：（a）黄蜻，（b）裂纹扩的蝗虫具有远距离迁飞的习性，可在空中持续飞行 1 至 3 通过研究发现与蝗虫身体的其它部位相比，迁徙的蝗虫 S特别坚韧。然而，交叉的翅脉纹理通过充当裂纹扩展的障碍了 50％。如图 1.2（b）所示，在翅膀的拉伸断裂过程中，膜上的应力逐渐增加，直至裂纹开始增长（0）。当裂纹尖端时，裂纹传播暂时停止，随着拉力的逐渐增大，交叉静脉。基于断裂力学分析可知，大多数翅脉的形态间距与材料的mm）相匹配。这一研究表明蝗虫翅膀的生物力学特性和形工程设计具有高韧性和低重量的“最佳”机械提供了解决
1.3 贝壳珍珠层“砖泥结构”及裂纹偏转行为：（a）珍珠层层叠结构[19]，（珍珠层“砖泥结构”[20]，（c）裂纹偏转[21] 1.4 白蚬子壳三点弯曲断口微观形貌[29, 30]：（a）白蚬子壳，（b）断口角质与棱柱层，（c）断口棱柱层放大图，（d）断口珍珠层放大图经过数亿年的演变，在重力和环境负荷的作用下，自然界中的植物叶片获
【参考文献】：
期刊论文
[1]张掖湿地旱柳叶脉密度与水分利用效率的关系[J]. 徐婷,赵成章,韩玲,冯威,段贝贝,郑慧玲. 植物生态学报. 2017(07)
[2]仿叶脉分形结构在均热板蒸发端的实验研究[J]. 刘旺玉,王力,罗远强. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(01)
[3]六种沉香属植物叶片解剖结构研究[J]. 刘培卫,张玉秀,杨云,陈波. 广西植物. 2017(05)
[4]叶脉网络系统的构建和系统学意义研究进展[J]. 孙素静,李芳兰,包维楷. 热带亚热带植物学报. 2015(03)
[5]基于叶片解剖结构对青藏高原25种灌木的抗旱性评价[J]. 潘昕,邱权,李吉跃,王军辉,何茜,苏艳,马建伟,杜坤. 华南农业大学学报. 2015(02)
[6]板壳结构加强筋仿叶脉分布声辐射优化研究[J]. 史冬岩,颜凤眠,韩家山,石先杰. 振动工程学报. 2014(05)
[7]环境变化对植物叶片结构·光合作用的影响[J]. 曹伍林,宋琦. 安徽农业科学. 2014(11)
[8]Preliminary studies on the basic factors of bionics[J]. REN LuQuan,LIANG YunHong. Science China（Technological Sciences）. 2014(03)
[9]叶脉网络功能性状及其生态学意义[J]. 李乐,曾辉,郭大立. 植物生态学报. 2013(07)
[10]Functional characteristics of dragonfly wings and its bionic investigation progress[J]. REN LuQuan,LI XiuJuan. Science China（Technological Sciences）. 2013(04)
博士论文
[1]机械结构的疲劳寿命预测与可靠性方法研究[D]. 左芳君.电子科技大学 2016
[2]基于植物叶片结构的仿生均热板研究[D]. 彭毅.华南理工大学 2015
[3]铁基合金功能表面耦合仿生激光制造工艺规律与关键技术研究[D]. 张宝玉.吉林大学 2015
[4]制动盘仿生耦合表面抗疲劳性能研究[D]. 杨肖.吉林大学 2015
[5]材料、形状耦元、热循环温度对热作模具热疲劳性能的影响[D]. 孟超.吉林大学 2014
[6]形态、材料耦元对低碳钢拉伸性能的影响[D]. 王传伟.吉林大学 2014
[7]热作模具激光仿生耦合修复研究、生产试验及设备制造[D]. 丛大龙.吉林大学 2014
[8]蜻蜓翅膀功能特性力学机制的仿生研究[D]. 李秀娟.吉林大学 2013
[9]珍珠母多级微纳米结构的强韧机理[D]. 袁权.重庆大学 2013
[10]网格型仿生表面形态汽车齿轮抗疲劳性能研究与数值模拟[D]. 吕尤.吉林大学 2012
硕士论文
[1]铸铁制动盘仿生表面的激光熔覆制备研究[D]. 朱旭.吉林大学 2017
[2]典型脉膜刚柔耦合结构昆虫翅膀的形态特征及力学性能[D]. 刘芸.吉林大学 2016
[3]基于植物气孔与叶脉结构的吸液芯结构研究[D]. 王力.华南理工大学 2016
[4]基于植物叶形状和叶脉的植物叶自动分类研究[D]. 刘春爽.浙江理工大学 2016
[5]H13钢激光仿生强化热疲劳及磨损性能研究[D]. 于义涛.哈尔滨理工大学 2016
[6]形状耦元与热疲劳温度对H13钢热疲劳性能的影响[D]. 周莹.吉林大学 2014
[7]棕榈科植物结构力学性能研究与风力机仿生[D]. 吴华锋.华南理工大学 2013
[8]棕榈科植物分枝结构多尺度建模与叶柄力学性能分析[D]. 陈龙.华南理工大学 2012
[9]植物叶片拓扑结构与其力学性能关系研究[D]. 刘希凤.华南理工大学 2010
[10]三种昆虫膜翅结构仿生模型与纳米力学[D]. 张金.吉林大学 2008
本文编号：3582871
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
蜻蜓翅膀及裂纹扩展行为[9]
.1 蜻蜓翅膀及裂纹扩展行为[9]：（a）黄蜻，（b）裂纹扩的蝗虫具有远距离迁飞的习性，可在空中持续飞行 1 至 3 通过研究发现与蝗虫身体的其它部位相比，迁徙的蝗虫 S特别坚韧。然而，交叉的翅脉纹理通过充当裂纹扩展的障碍了 50％。如图 1.2（b）所示，在翅膀的拉伸断裂过程中，膜上的应力逐渐增加，直至裂纹开始增长（0）。当裂纹尖端时，裂纹传播暂时停止，随着拉力的逐渐增大，交叉静脉。基于断裂力学分析可知，大多数翅脉的形态间距与材料的mm）相匹配。这一研究表明蝗虫翅膀的生物力学特性和形工程设计具有高韧性和低重量的“最佳”机械提供了解决
1.3 贝壳珍珠层“砖泥结构”及裂纹偏转行为：（a）珍珠层层叠结构[19]，（珍珠层“砖泥结构”[20]，（c）裂纹偏转[21] 1.4 白蚬子壳三点弯曲断口微观形貌[29, 30]：（a）白蚬子壳，（b）断口角质与棱柱层，（c）断口棱柱层放大图，（d）断口珍珠层放大图经过数亿年的演变，在重力和环境负荷的作用下，自然界中的植物叶片获
【参考文献】：
期刊论文
[1]张掖湿地旱柳叶脉密度与水分利用效率的关系[J]. 徐婷,赵成章,韩玲,冯威,段贝贝,郑慧玲. 植物生态学报. 2017(07)
[2]仿叶脉分形结构在均热板蒸发端的实验研究[J]. 刘旺玉,王力,罗远强. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(01)
[3]六种沉香属植物叶片解剖结构研究[J]. 刘培卫,张玉秀,杨云,陈波. 广西植物. 2017(05)
[4]叶脉网络系统的构建和系统学意义研究进展[J]. 孙素静,李芳兰,包维楷. 热带亚热带植物学报. 2015(03)
[5]基于叶片解剖结构对青藏高原25种灌木的抗旱性评价[J]. 潘昕,邱权,李吉跃,王军辉,何茜,苏艳,马建伟,杜坤. 华南农业大学学报. 2015(02)
[6]板壳结构加强筋仿叶脉分布声辐射优化研究[J]. 史冬岩,颜凤眠,韩家山,石先杰. 振动工程学报. 2014(05)
[7]环境变化对植物叶片结构·光合作用的影响[J]. 曹伍林,宋琦. 安徽农业科学. 2014(11)
[8]Preliminary studies on the basic factors of bionics[J]. REN LuQuan,LIANG YunHong. Science China（Technological Sciences）. 2014(03)
[9]叶脉网络功能性状及其生态学意义[J]. 李乐,曾辉,郭大立. 植物生态学报. 2013(07)
[10]Functional characteristics of dragonfly wings and its bionic investigation progress[J]. REN LuQuan,LI XiuJuan. Science China（Technological Sciences）. 2013(04)
博士论文
[1]机械结构的疲劳寿命预测与可靠性方法研究[D]. 左芳君.电子科技大学 2016
[2]基于植物叶片结构的仿生均热板研究[D]. 彭毅.华南理工大学 2015
[3]铁基合金功能表面耦合仿生激光制造工艺规律与关键技术研究[D]. 张宝玉.吉林大学 2015
[4]制动盘仿生耦合表面抗疲劳性能研究[D]. 杨肖.吉林大学 2015
[5]材料、形状耦元、热循环温度对热作模具热疲劳性能的影响[D]. 孟超.吉林大学 2014
[6]形态、材料耦元对低碳钢拉伸性能的影响[D]. 王传伟.吉林大学 2014
[7]热作模具激光仿生耦合修复研究、生产试验及设备制造[D]. 丛大龙.吉林大学 2014
[8]蜻蜓翅膀功能特性力学机制的仿生研究[D]. 李秀娟.吉林大学 2013
[9]珍珠母多级微纳米结构的强韧机理[D]. 袁权.重庆大学 2013
[10]网格型仿生表面形态汽车齿轮抗疲劳性能研究与数值模拟[D]. 吕尤.吉林大学 2012
硕士论文
[1]铸铁制动盘仿生表面的激光熔覆制备研究[D]. 朱旭.吉林大学 2017
[2]典型脉膜刚柔耦合结构昆虫翅膀的形态特征及力学性能[D]. 刘芸.吉林大学 2016
[3]基于植物气孔与叶脉结构的吸液芯结构研究[D]. 王力.华南理工大学 2016
[4]基于植物叶形状和叶脉的植物叶自动分类研究[D]. 刘春爽.浙江理工大学 2016
[5]H13钢激光仿生强化热疲劳及磨损性能研究[D]. 于义涛.哈尔滨理工大学 2016
[6]形状耦元与热疲劳温度对H13钢热疲劳性能的影响[D]. 周莹.吉林大学 2014
[7]棕榈科植物结构力学性能研究与风力机仿生[D]. 吴华锋.华南理工大学 2013
[8]棕榈科植物分枝结构多尺度建模与叶柄力学性能分析[D]. 陈龙.华南理工大学 2012
[9]植物叶片拓扑结构与其力学性能关系研究[D]. 刘希凤.华南理工大学 2010
[10]三种昆虫膜翅结构仿生模型与纳米力学[D]. 张金.吉林大学 2008
本文编号：3582871
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