仿生充氣可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、可展結(jié)構(gòu)作為一種重要結(jié)構(gòu)，無(wú)論是在軍事上還是在航天領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。由于受到運(yùn)輸系統(tǒng)的體積和成本限制，可展結(jié)構(gòu)通常要求較大的展開(kāi)/收縮體積比或面積比及極高的可靠性，這就使得可展結(jié)構(gòu)的研發(fā)面臨一系列理論、方法和技術(shù)等方面的挑戰(zhàn)。
　　將仿生學(xué)原理應(yīng)用在展開(kāi)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，這對(duì)于展開(kāi)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是一個(gè)新的設(shè)計(jì)理念，對(duì)仿生學(xué)來(lái)說(shuō)又將會(huì)是一個(gè)新的研究方向。這種新型仿生展開(kāi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要對(duì)傳統(tǒng)的展開(kāi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行廣泛而深入的研究，綜合考慮展開(kāi)結(jié)構(gòu)的展開(kāi)機(jī)

2、理與構(gòu)型，汲取仿生學(xué)在其他研究領(lǐng)域當(dāng)中的成功經(jīng)驗(yàn)。自然界中昆蟲(chóng)種類(lèi)繁多，但蝴蝶的羽化發(fā)育過(guò)程較為典型，因此本文針對(duì)如何根據(jù)蝴蝶翅膀的羽化發(fā)育機(jī)理設(shè)計(jì)新型展開(kāi)結(jié)構(gòu)展開(kāi)了深入研究，研究?jī)?nèi)容主要包括以下三方面:
　　(1)首先對(duì)蝴蝶羽化發(fā)育機(jī)理進(jìn)行深入的研究。蝴蝶翅膀的發(fā)育經(jīng)歷了蛹內(nèi)發(fā)育與蛹外發(fā)育兩個(gè)過(guò)程，蛹內(nèi)發(fā)育主要為蝴蝶翅膀中翅脈的形成。蛹外發(fā)育時(shí)間相對(duì)于蛹內(nèi)發(fā)育較短，其主要過(guò)程是翅脈不斷地充注液體，使得翅膀得以展開(kāi)，這一過(guò)程為仿生

3、可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了較好的生物學(xué)模型。
　　(2)根據(jù)蝴蝶翅膀的特點(diǎn)建立展開(kāi)結(jié)構(gòu)的仿真模型。將仿真模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，有限元前處理后導(dǎo)出K文件，計(jì)算結(jié)構(gòu)仿真參數(shù)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果修改K文件，修改完畢后遞交求解器求解，最后可以查看仿生充氣可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果。仿真結(jié)果顯示結(jié)構(gòu)可以順利展開(kāi)，且展開(kāi)過(guò)程比較穩(wěn)定。據(jù)此制作了樣機(jī)模型，并且進(jìn)行充氣展開(kāi)實(shí)驗(yàn)。
　　(3)針對(duì)已制作樣機(jī)存在的不足，對(duì)樣機(jī)模型進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，設(shè)計(jì)另一種具有更好結(jié)