陈锦祥
,
倪庆清
,
徐英莲
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2004.05.017
为了设计开发轻量型仿生复合材料,选择了独角仙和锹形虫两种甲虫前翅为仿生对象,用电子显微镜观察了这两种甲虫前翅结构上的异同,考察了甲虫前翅中的优化设计思路.结果表明: (1) 两种甲虫前翅均采用了以小柱为中空层的夹芯层状结构及框架结构的轻量型设计手法. (2) 独角仙前翅为一次性式的十分经济的设计方式,而锹形虫则为耐用型设计方式.
关键词:
仿生复合材料
,
甲虫前翅
,
独角仙
,
锹形虫
,
优化设计
陈锦祥
,
倪庆清
,
李庆
,
徐英莲
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2005.02.020
为了设计开发轻量型仿生复合材料,通过对独角仙前翅内部微细结构及其成因的分析探讨,提出了一种蜂窝-柱子芯轻量型复合材料的三维结构模型,并列举了若干可能的设计思路,同时简述了这种仿生结构的优点及其应用前景.分析结果表明:独角仙整个前翅内部存在完整的网状-小柱结构,这种网状结构由气囊构成,呈现出生物界的不规则性、多样化,但可认为大多为类似于蜂窝状的多边形结构.
关键词:
仿生复合材料
,
甲虫前翅
,
独角仙
,
蜂窝-小柱结构
,
轻量型结构
杨志贤
,
许迪初
,
骆利芹
,
戴振东
,
郭策
复合材料学报
利用SEM对独角仙鞘翅的微结构进行了观测,并借助纳米压痕仪测试分析了鞘翅的纳米力学性能.SEM试验表明独角仙鞘翅是一种具有拱形空腔的中空轻质生物复合材料,其断面占空比为26.36％.鞘翅由外表皮和内表皮构成,而内表皮又通过11～12层纤维层采用45°角正交叠加铺设,层间辅以许多微纤维丝交叉连接方式编织在一起,形成层合板结构.试验测得鞘翅外表皮纳米力学性能分别为:硬度(0.28±0.13) GPa,弹性模量(5.62±1.21) GPa,接触刚度(1.67±0.14)×104 N/m.其纳米力学性能呈现拓扑分布规律,由头部至尾部区域有增大趋势.试验测试结果为后续研究中设计一种基于独角仙鞘翅的新型轻质仿生结构提供了仿生学模型和理论参考.
关键词:
独角仙
,
鞘翅
,
微结构
,
中空轻质结构
,
纳米力学性能
