仿生轻质抗冲击结构材料的设计、制备与性能研究

发布时间：2024-02-20 04:25

　　雀尾螳螂虾在捕猎时,运用其附足向猎物发动锤击来攻击猎物,其附足本身也具备十分优良的抗冲击性能,才能经受如此强大的冲击动作。本文以雀尾螳螂虾附足抗冲击结构为主要研究对象,基于其抗冲击几何形态和几丁质纤维螺旋排列结构,同时引入剪切增稠体系,设计并制备出一种新型仿生抗冲击复合结构材料。基于计算机图像轮廓处理技术,对螳螂虾附足几何形态进行提取,并将结果转化为矢量图,将矢量图离散化为上千条微小的直线,通过对端点坐标反复提取取平均值,滤除干扰点以减小误差,获得螳螂虾附足轮廓曲线点坐标组。借助UG NX 10.0三维作图软件,构建出螳螂虾附足仿生曲面体。设计出三种抗冲击薄壳构型,分别为半球型构型、仿安全帽防护头盔构型以及螳螂虾附足形态仿生构型,将三种构型模型导入到ANSYS有限元分析软件,分别对其进行力学性能分析,结果表明螳螂虾附足仿生构型的力学性能最优,同时具有最好的抗冲击性。采用3D打印技术制备出三类抗冲击薄壳构型,对抗冲击试件进行落锤冲击测试,测试结果表明,仿安全帽防护头盔结构试件能承受的抗冲击比冲击能量最小,抗冲击性能最弱,半球型试件能承受的临界冲击能量最小,但比冲击能量居中,螳螂虾附足仿生...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1贝壳珍珠层文石板片微观结构

图1.1贝壳珍珠层文石板片微观结构[33]（(a)珍珠层SEM照片(b)珍珠层TEM照片(c)结构示意图）贝壳珍珠层文石板片微观堆积结构为仿生对象，制备具有类似半片堆积结构的新型，目前主要有两种制作途径：1）将软相硬相材料交替堆叠铺设，在高温环境下共热固化成型；....

图1.2螃蟹螯足表皮结构图

图1.2螃蟹螯足表皮结构图（(a)螃蟹螯足表皮微观结构(b)螃蟹螯足表皮几丁质纤维）所示，螃蟹螯足中含有大量几丁质纤维束结构，几丁质纤维束相互缠绕，层质纤维层，堆叠过程中又按照一定的角度变化规律螺旋排列，且由内而外，越来越高，能谱分析仪测试发现，随着几丁质纤维束堆叠密度增....

图1.3羊角仿生吸能结构

仿生轻质抗冲击结构材料的设计、制备与性能研究浙江大学的胡巧玲等以人工骨折内固定材料为研究课题，通过对生物骨骼结果欧的研究，制备出一种性能优异的新型人工骨材料，该材料不仅具有与天然骨骼材料相似的形态，还具有较高的机械性能，甚至优于生物骨骼。同时，新型骨骼材料在人体骨组织中的环境适应....

图2.1雀尾螳螂虾附足结构形态

基于计算机图像提取轮廓技术，提取出螳螂虾附足形态，逆向成形，为设计出一种高抗冲击性的轻质仿生复合材料奠定基础。2.1雀尾螳螂虾锤状指附足结构介绍雀尾螳螂虾，学名：Odontodactylusscyllarus（蝉形齿指虾蛄）。雀尾螳螂虾属于口足类动物，是一种古老的海洋热带亚热....

本文编号：3903838