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空间结构仿生工程学的研究

各类空间结构的出现往往都受到了自然界的启迪,自然界的创造能力常常要超越人类的设计和想象能力。利用仿生学的原理,我们可以更好地理解和发展空间结构。仿生工程学是关于应用有关生物学知识体系去解决工程和社会问题的分支科学。生物以最少的材料,构造了坚固、美观实用的外形和生存空间的事实,确实达到了令人惊叹的地步。本文就是从这个角度出发,运用仿生学原理来理解、分析和发展空间结构。首次将仿生学和空间结构相结合来研究,不仅认识到生物体结构发展进化的各种合理性,同时也注意到了其局限性;指出了建筑结构与生物结构的统一性、建筑与生命活动的标度性和建筑仿生研究的条件与限制。本文开创性的研究工作,主要体现在以下几个方面:1)根据历史考古资料,追踪了仿生学思想在人类建筑活动方面的潜意识运用、现代空间结构的原始雏形和历史发展,以及的宗教、民俗、历史、文化对于建筑结构和形式的影响;2)从形态、力学、材料、功能和施工(制造、安装)等方面,寻找仿生学在空间建筑结构领  (本文共129页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

仿生建筑学在空间结构中的运用

我国总体上是一个资源紧缺的国家,房屋建筑是各类消费品中耗用资源最多、同生态环境结合最密切的产品,在建造和使用过程中直接消耗的能源约占全社会总能耗的三分之一,每年新建房屋中80%以上是高耗能建筑,节约资源和能源的任务十分繁重,所以中央明确提出要建设节约型社会。仿生建筑学的研究意义既是为了建筑应用类比的方法从自然界中吸取灵感进行创新,同时也是为了与自然生态环境相协调,保持生态平衡。自然界是人类最好的老师,仿生并不是单纯地模仿照抄,它是吸收动物、植物的生长肌理以及一切自然生态的规律,结合建筑的自身特点而适应新环境的一种创作方法,它无疑是最具有生命力的,也是可持续发展的保证。发展绿色建筑是这个时代必然要求。21世纪人们的生活走向开放,大大增强了社会对空间结构尤其是大跨度高性能空间结构的需求。而各类空间结构的出现往往都受到了大自然的启迪。大自然总是创造最合理的结构形式,形态万千的自然界蕴藏着无穷优美的、可供选择的合理结构,自然界的创造能力...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
燕山大学

工业RE/结构仿生/3D打印的集成研究

工业RE与3D打印是当下先进制造技术的代表,人们越来越重视对于二者集成系统的相关研究。另外,仿生设计是以研究生物体结构和特性,并将其作为创新设计基础的设计方法,如果将结构仿生应用到RE/3D打印的集成系统中无疑会为产品快速优化创新设计拓展出可行性窗口。本文主要对以下内容进行研究:为保证采集的点云数据精度和质量更适合于3D打印,提出一种基于3D打印分层打印成型特点的线扫描数据采集方法,研究其约束条件和具体操作过程,并通过具体模型点云(人像)对数据采集方案进行验证。为更好地发挥集成系统对产品的快速制造和改进创新的优势,选取某型号后视镜壳为施研体进行具体分析;构建基型镜壳曲面模型和实体模型;针对其易受磕碰和镜壳曲面造型对气动噪声的影响,对其进行跌落碰撞分析和空气动力学分析。依据结构仿生的理论和方法,确定仿生原型,获取其点云数据,提取仿生原型中可利用的结构部位,并对其曲面进行模型重构;以基型镜壳为基础,结合龟壳的结构形态,对仿生镜壳进行...  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>

《生物学教学》2002年02期
生物学教学

从结构仿生到生态仿生看仿生学的发展

师法自然是中国古代有名的哲学思想 ,而今科学技术的发展更证明了这一点。 196 0年 ,美国科学家斯蒂尔经过长时...  (本文共2页) 阅读全文>>

石家庄铁道大学
石家庄铁道大学

结构仿生学在工程机械结构设计中的应用研究

“仿生”是我们从自然中汲取知识和灵感的一个重要方法。伴随着人类科技的进步,现代的实验研究手段帮助人们揭示了身边越来越多的神奇现象。而生物本身优秀的特性也在各个方面不断地被发现并为我们所用。本文通过对工程机械的结构仿生学设计方法进行探索和研究,对工程机械的斗杆结构和底架结构进行了仿生学设计,并对其进行了有限元的静力学分析。由于仿生学涉及的学科门类过于庞杂,即便是作为其分支的结构仿生学,在研究和使用的过程中也常常令人力不从心。本文系统的梳理了结构仿生学所依赖的各个理论学说,简要说明了结构仿生学研究应用的一般方法和流程。工程机械的结构设计涉及较多的实验数据和工程力学计算。在其近百年的发展中,人们使用工程机械创造了一个又一个的工程奇迹。但是在机械结构上的革新却较少。本文对工程机械的结构创新性设计方法进行简要论述和尝试,明确了结构仿生学理论与工程机械结构设计之间的联系,为工程机械创新性设计提供了新的思路。最后,对挖掘机的斗杆进行仿生学结构...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

《城市建筑》2010年06期
城市建筑

东京树型结构仿生宅

树型结构仿生宅项目位于东京大塚,是一栋集住宅综合楼与出租空间为一体的建筑。...  (本文共3页) 阅读全文>>

浙江理工大学
浙江理工大学

结构仿生纳米生物材料的制备及其性能研究

仿生生物材料是指从分子水平上研究生物材料的结构特点、构效关系,人们在日常的生产生活中,受到自然界生物体的特殊结构和功能的启发,利用和模仿生物体结构、功能并将其应用到材料的设计和制备中,从而获得接近甚至超过天然生物材料优异性能的新型材料。目前,仿生生物材料发展迅速,已经成为化学、材料、力学、物理学等学科交叉研究的前沿热点之一。本论文基于结构仿生原理,以水热法制备的三维网状结构的钛骨骼材料为仿生型生物骨架,再通过磁控溅射法在钛酸盐纳米线的表面沉积取向生长的SiC纳米柱,制备出了SiC/TiO_2结构仿生型纳米生物骨骼材料。通过这种方法将SiC和TiO_2有机结合在一起,可以综合这两种材料的优异特性,从而弥补了两者在功能上存在的不足,制备出的结构仿生型纳米人工骨骼材料在强度和韧性等性能上与天然骨骼类似。通过对其表面和内部形貌表征(SEM、TEM)、力学性能测试(FMA)、细胞活性测试(MTT、ALP)等实验手段研究其结构与性能的关系。...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>