螽斯翅膀及腿关节耐磨机理研究
发布时间：2021-04-26 06:12
在光电、电子、能源、机械、航空等众多工程领域,摩擦是表/界面接触的基本行为。由摩擦引起的磨损、温升、粘着和能耗等问题,对当今世界范围内的能源、环境、技术和经济层面有着巨大影响。据有关数据统计,单磨损这一项每年给人类带来的损失就达到了上千亿美元。解决好行业内普遍存在的摩擦磨损问题,对当今世界范围内的能源、环境、技术、经济都有着十分重大的意义。目前,由于种种原因,行业内解决这一问题的方法尚未取得很好的效果。寻找一种优良的抗磨新原理和新工艺已成为机械材料科学研究的热点和难点。本文以直翅目昆虫螽斯为研究对象,利用扫描电镜、体视显微镜和超景深显微镜对其表面形貌及微观结构进行了测试分析;利用红外光谱及X射线能谱研究了其化学成分和元素含量;利用纳米压痕仪测试了其力学性能;利用微观摩擦磨损实验机测试了其摩擦学性能。此外,利用有限元分析技术对螽斯翅膀和腿关节摩擦过程进行了仿真分析。主要结论如下:（1）通过对螽斯翅膀以及后腿关节的宏观形貌及微观结构的研究发现,翅膀音挫位于左翅腹面上部,由几十个音齿依次排列组成,音齿截面为非对称锯齿状结构;拨片位于右翅背面左上部边缘,黑色具有光泽,并具有螺旋状纹理结构。胫骨...
【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】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 生物摩擦学的研究
1.3 生物耐磨材料的研究
1.4 选择昆虫为研究对象的原因
1.5 本文主要研究内容
第2章 螽斯翅膀及腿关节生物学特性研究
2.1 引言
2.2 实验样本、仪器及方法
2.2.1 实验样本
2.2.2 表面形貌表征实验设备与方法
2.2.3 微观结构表征实验设备与方法
2.2.4 化学成分测试设备与方法
2.2.5 元素含量测试设备与方法
2.3 螽斯翅膀摩擦部位生物学特性分析
2.3.1 螽斯翅膀表面形态分析
2.3.2 螽斯翅膀微观结构分析
2.3.3 螽斯翅膀材料成分分析
2.4 螽斯腿关节生物学特性分析
2.4.1 螽斯腿关节表面形貌分析
2.4.2 螽斯腿关节微观结构分析
2.4.3 螽斯腿关节材料成分分析
2.5 本章小结
第3章 螽斯翅膀及腿关节纳米力学性能的研究
3.1 引言
3.2 实验仪器与实验方法
3.3 纳米压痕测试技术与连续刚度法概述
3.3.1 纳米压痕测试技术概述
3.3.2 连续刚度法概述
3.4 纳米压痕实验结果与分析
3.4.1 螽斯翅膀纳米力学测试结果与分析
3.4.2 螽斯腿关节纳米力学测试结果与分析
3.5 本章小结
第4章 螽斯翅膀摩擦学性能研究与仿真分析
4.1 引言
4.2 螽斯翅膀摩擦学性能分析实验方案
4.3 螽斯翅膀摩擦学性能分析
4.4 螽斯翅膀摩擦仿真
4.4.1 有限元分析流程
4.4.2 螽斯翅膀有限元建模
4.4.3 螽斯翅膀摩擦有限元分析
4.5 本章小结
第5章 螽斯腿关节摩擦学性能研究与仿真分析
5.1 引言
5.2 螽斯腿关节摩擦学性能实验设备与实验方案
5.2.1 实验仪器
5.2.2 实验夹具
5.2.3 实验参数确定
5.2.4 实验方案
5.3 螽斯腿关节摩擦学性能分析
5.3.1 胫骨-股骨摩擦副摩擦曲线分析
5.3.2 加载力和摩擦速度对胫骨-股骨摩擦副的影响
5.3.3 润滑剂对胫骨-股骨摩擦副摩擦学特性的影响
5.3.4 摩擦实验前后磨损情况分析
5.3.5 表面纹理以及断面结构分析
5.4 螽斯腿关节摩擦仿真
5.4.1 有限元分析流程
5.4.2 螽斯腿关节有限元建模
5.4.3 腿关节摩擦有限元分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要工作及结论
6.2 展望
参考文献
导师及作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]蜻蜓翅膀功能特性及其仿生研究进展[J]. 任露泉,李秀娟. 中国科学:技术科学. 2013(04)
[2]生物摩擦学与仿生摩擦学的研究现状及展望[J]. 解芳,张林先,刘佐民. 南阳理工学院学报. 2012(02)
[3]天然与人工关节中的摩擦学问题[J]. 王成焘. 医用生物力学. 2009(05)
[4]工程仿生应用与生物减粘脱附机理研究[J]. 米小娟. 九江学院学报. 2007(03)
[5]关于我国生物摩擦学研究的思考[J]. 周仲荣. 机械工程学报. 2004(05)
[6]天然牙及几种牙科修复材料的摩擦磨损性能比较研究[J]. 黎红,周仲荣,张杰,陈光雄. 摩擦学学报. 2001(03)
[7]纳米压痕技术及其应用[J]. 高鹏,陶敏中,袁哲俊,姚英学. 中国机械工程. 1996(05)
[8]几何非光滑典型生物体表防粘特性的研究[J]. 任露泉,丛茜,陈秉聪,吴连奎,李安琪,景德璋. 农业机械学报. 1992(02)
[9]蚯蚓体表电位的测定及其与运动的关系[J]. 孙久荣,孙博宁,韦建恒,杨瑞芳,任露泉,丛茜,吴连奎,陈秉聪. 吉林工业大学学报. 1991(04)
博士论文
[1]典型生物摩擦学结构及仿生[D]. 陈东辉.吉林大学 2007
[2]新型医用高强低弹钛合金研究[D]. 黄利军.北京航空材料研究院 2006
[3]哺乳动物角蛋白材料力学及摩擦学行为研究[D]. 郭颖杰.吉林大学 2005
硕士论文
[1]食肉植物猪笼草的减摩机理研究及仿生制备[D]. 黄钜斌.吉林大学 2018
[2]两种生物医用钛合金的纳米力学性能及腐蚀与磨损行为研究[D]. 卢盼娜.太原理工大学 2016
[3]45#钢表面超疏水薄膜的制备及其摩擦学性能的研究[D]. 董志伟.青岛理工大学 2013
[4]几种蝗虫跳跃行为研究及其跳跃足生物材料力学分析[D]. 卢鑫.吉林大学 2013
[5]鲤鱼鳞片表面特性和泥鳅体表粘液润滑性能[D]. 高聚琼.吉林大学 2006
本文编号：3160892
【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】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 生物摩擦学的研究
1.3 生物耐磨材料的研究
1.4 选择昆虫为研究对象的原因
1.5 本文主要研究内容
第2章 螽斯翅膀及腿关节生物学特性研究
2.1 引言
2.2 实验样本、仪器及方法
2.2.1 实验样本
2.2.2 表面形貌表征实验设备与方法
2.2.3 微观结构表征实验设备与方法
2.2.4 化学成分测试设备与方法
2.2.5 元素含量测试设备与方法
2.3 螽斯翅膀摩擦部位生物学特性分析
2.3.1 螽斯翅膀表面形态分析
2.3.2 螽斯翅膀微观结构分析
2.3.3 螽斯翅膀材料成分分析
2.4 螽斯腿关节生物学特性分析
2.4.1 螽斯腿关节表面形貌分析
2.4.2 螽斯腿关节微观结构分析
2.4.3 螽斯腿关节材料成分分析
2.5 本章小结
第3章 螽斯翅膀及腿关节纳米力学性能的研究
3.1 引言
3.2 实验仪器与实验方法
3.3 纳米压痕测试技术与连续刚度法概述
3.3.1 纳米压痕测试技术概述
3.3.2 连续刚度法概述
3.4 纳米压痕实验结果与分析
3.4.1 螽斯翅膀纳米力学测试结果与分析
3.4.2 螽斯腿关节纳米力学测试结果与分析
3.5 本章小结
第4章 螽斯翅膀摩擦学性能研究与仿真分析
4.1 引言
4.2 螽斯翅膀摩擦学性能分析实验方案
4.3 螽斯翅膀摩擦学性能分析
4.4 螽斯翅膀摩擦仿真
4.4.1 有限元分析流程
4.4.2 螽斯翅膀有限元建模
4.4.3 螽斯翅膀摩擦有限元分析
4.5 本章小结
第5章 螽斯腿关节摩擦学性能研究与仿真分析
5.1 引言
5.2 螽斯腿关节摩擦学性能实验设备与实验方案
5.2.1 实验仪器
5.2.2 实验夹具
5.2.3 实验参数确定
5.2.4 实验方案
5.3 螽斯腿关节摩擦学性能分析
5.3.1 胫骨-股骨摩擦副摩擦曲线分析
5.3.2 加载力和摩擦速度对胫骨-股骨摩擦副的影响
5.3.3 润滑剂对胫骨-股骨摩擦副摩擦学特性的影响
5.3.4 摩擦实验前后磨损情况分析
5.3.5 表面纹理以及断面结构分析
5.4 螽斯腿关节摩擦仿真
5.4.1 有限元分析流程
5.4.2 螽斯腿关节有限元建模
5.4.3 腿关节摩擦有限元分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要工作及结论
6.2 展望
参考文献
导师及作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]蜻蜓翅膀功能特性及其仿生研究进展[J]. 任露泉,李秀娟. 中国科学:技术科学. 2013(04)
[2]生物摩擦学与仿生摩擦学的研究现状及展望[J]. 解芳,张林先,刘佐民. 南阳理工学院学报. 2012(02)
[3]天然与人工关节中的摩擦学问题[J]. 王成焘. 医用生物力学. 2009(05)
[4]工程仿生应用与生物减粘脱附机理研究[J]. 米小娟. 九江学院学报. 2007(03)
[5]关于我国生物摩擦学研究的思考[J]. 周仲荣. 机械工程学报. 2004(05)
[6]天然牙及几种牙科修复材料的摩擦磨损性能比较研究[J]. 黎红,周仲荣,张杰,陈光雄. 摩擦学学报. 2001(03)
[7]纳米压痕技术及其应用[J]. 高鹏,陶敏中,袁哲俊,姚英学. 中国机械工程. 1996(05)
[8]几何非光滑典型生物体表防粘特性的研究[J]. 任露泉,丛茜,陈秉聪,吴连奎,李安琪,景德璋. 农业机械学报. 1992(02)
[9]蚯蚓体表电位的测定及其与运动的关系[J]. 孙久荣,孙博宁,韦建恒,杨瑞芳,任露泉,丛茜,吴连奎,陈秉聪. 吉林工业大学学报. 1991(04)
博士论文
[1]典型生物摩擦学结构及仿生[D]. 陈东辉.吉林大学 2007
[2]新型医用高强低弹钛合金研究[D]. 黄利军.北京航空材料研究院 2006
[3]哺乳动物角蛋白材料力学及摩擦学行为研究[D]. 郭颖杰.吉林大学 2005
硕士论文
[1]食肉植物猪笼草的减摩机理研究及仿生制备[D]. 黄钜斌.吉林大学 2018
[2]两种生物医用钛合金的纳米力学性能及腐蚀与磨损行为研究[D]. 卢盼娜.太原理工大学 2016
[3]45#钢表面超疏水薄膜的制备及其摩擦学性能的研究[D]. 董志伟.青岛理工大学 2013
[4]几种蝗虫跳跃行为研究及其跳跃足生物材料力学分析[D]. 卢鑫.吉林大学 2013
[5]鲤鱼鳞片表面特性和泥鳅体表粘液润滑性能[D]. 高聚琼.吉林大学 2006
本文编号：3160892
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