动物外骨骼形态研究与设计应用

发布时间：2017-07-21 05:00

  本文关键词：动物外骨骼形态研究与设计应用

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【摘要】：本文以动物外骨骼,尤其是节肢动物外骨骼研究为例,探讨了形态设计研究与仿生造型设计的方法,并尝试探索跨学科的研究模式,并将所得研究成果初步应用于飞行器机体的概念设计。本论文所属学科为设计学,但并非以发现问题和解决问题为线索,而是以基础研究为出发点,突出了基础研究的作用,辅以设计产出,强调形态研究的过程与方法,并探索研究成果的应用广泛性。研究过程中,综合运用了多种方法,例如直接观察法、间接观察法、模型法、实验法等等,有些方法并非取自设计学本身,而是借鉴自其他学科。设计学新晋成为一级学科,其自身方法体系也在不断完善之中。本研究也是对设计学当中的仿生设计方法、形态研究方法的一次探索。通过对昆虫纲中几类具有典型代表性的动物的观察,其中包括整体观察,解剖观察,显微观察,充分了解其外骨骼的功能与造型之间的联系,在此基础上,进一步分析和归纳其形态规律,并加以提炼和验证,最终得出明确的形态规律。由此进入设计应用阶段,将研究所得形态规律与众多潜在的应用载体相关联,通过昆虫的生活行为、以及其力学结构等方面进行类比,确定最终的应用对象为飞行器机体。再经过形式上的调整,使得最终的概念设计趋于完整。
【关键词】：动物外骨骼 形态研究 仿生 飞行器
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V22;TB17
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 研究背景8
• 1.2 研究目的与意义8-9
• 1.3 国内外研究动态9-15
• 1.3.1 设计形态学的发展9-10
• 1.3.2 国内外形态研究现状10-13
• 1.3.3 外骨骼研究的现状13-15
• 1.4 研究思路与研究方法15-17
• 第2章 动物的生命活动与其外骨骼17-21
• 2.1 研究对象17-19
• 2.1.1 具有外骨骼的动物的定义与分类17
• 2.1.2 研究对象范围的界定17-19
• 2.2 动物外骨骼与其生命活动的关系19-21
• 2.2.1 外骨骼的相似性19
• 2.2.2 外骨骼的差异性19-21
• 第3章 动物外骨骼形态规律21-49
• 3.1 几类典型昆虫外骨骼形态的观察分析21-31
• 3.1.1 鞘翅目外骨骼形观察21-27
• 3.1.2 半翅目外骨骼观察27-29
• 3.1.3 蜻蜓目外骨骼观察29-31
• 3.2 昆虫外骨骼形态规律提取31-49
• 3.2.1 数据采集与还原31-32
• 3.2.2 原型功能分析32-33
• 3.2.3 典型形态规律提取与验证33-49
• 第4章 设计应用对象的选取——飞行器机体抗坠毁设计49-53
• 4.1 寻找设计应用对象49
• 4.2 昆虫外骨骼与飞行器机体设计的可类比性49-50
• 4.2.1 力学结构的可类比性50
• 4.2.2 活动机制的可类比性50
• 4.2.3 空间布局的可类比性50
• 4.3 利用仿生学原理进行飞机机体设计的价值50-53
• 4.3.1 飞机机体设计的现实需求50-51
• 4.3.2 直升机抗坠毁设计的发展现状51-53
• 第5章 无人机抗坠毁设计53-63
• 5.1 机型与布局设定53
• 5.2 具体设计结合点解析53-57
• 5.2.1 外骨骼截面形状同飞机机体抗坠毁截面形状设计53-54
• 5.2.2 外骨骼边界形状同飞机机体抗坠毁形状设计54
• 5.2.3 甲虫类外骨骼表面与飞机抗坠毁表面设计54-55
• 5.2.4 外骨骼支撑部分截面形状与飞机连接件截面形状设计55-57
• 5.3 设计发散57-58
• 5.4 方案优选与修正58-63
• 第6章 结论63-67
• 参考文献67-69
• 致谢69-71
• 附录A 独角仙解剖实验71-73
• 附录B 蜻蜓解剖观察73-75
• 附录C 锹甲解剖观察75-77
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果77

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本文编号：571466