蜻蜓翅膀結(jié)構(gòu)仿生及新型伸臂空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系研究.pdf

1、首先，對實驗中獲取的高清晰度的蜻蜓翅膀數(shù)碼圖片進行了細致地分析，找出了翅膀網(wǎng)狀翅脈結(jié)構(gòu)中翅脈的分布規(guī)律與尺寸變化、網(wǎng)格形狀的差異及不同形狀網(wǎng)格的分布等獨特的結(jié)構(gòu)特征；再利用ANSYS建立蜻蜓翅膀網(wǎng)狀翅脈結(jié)構(gòu)模型，采用三節(jié)點等參數(shù)梁元beam189模擬翅脈和八節(jié)點等參數(shù)曲殼單元shell93模擬翅膜，以滿足翅脈和翅膜間的變形協(xié)調(diào)性要求；通過非線性數(shù)值分析，探索了蜻蜓翅膀網(wǎng)狀翅脈結(jié)構(gòu)在均布荷載作用下所具有的獨特的結(jié)構(gòu)性能；通過模態(tài)分析，揭示

2、了翅膀前緣靠近翼尖附近的翅痣在翅膀消震減振中所發(fā)揮的作用。在數(shù)值分析中，分別按有膜、無膜結(jié)構(gòu)模型進行分析，并將分析結(jié)果進行比較，得出了翅膜充分參與工作的條件，并發(fā)現(xiàn)了翅膜中薄膜力的大小對提高翅膀結(jié)構(gòu)剛度具有巨大的作用。 其次，考慮到翅膀網(wǎng)狀翅脈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計中完全進行模仿既存在加工工藝和技術(shù)上的困難，還會造成工程造價的顯著增加，因此，嘗試在盡可能保持其網(wǎng)狀翅脈結(jié)構(gòu)優(yōu)越的結(jié)構(gòu)性能的前提下，對這種結(jié)構(gòu)進行了一些合理的簡

3、化。分別提取四邊形、六邊形的基本網(wǎng)格，建立結(jié)構(gòu)模型，并對它們進行非線性數(shù)值分析。研究發(fā)現(xiàn)：四邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)剛度大，六邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)剛度小；而從材料利用率角度來講，六邊形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更省材料；起皺對四邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)剛度有加強，而起拱對六邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)剛度有提高；如果將四、六邊形的網(wǎng)格進行合理搭配，可以使結(jié)構(gòu)剛度和材料利用率得到優(yōu)化。 最后，基于以上研究成果，提出了三個具有不同網(wǎng)格分布的新型仿生伸臂空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)模型，并對它們進行了線性分析、幾何