仿生充氣可展開結構的設計與研究.pdf

1、可展結構作為一種重要結構，無論是在軍事上還是在航天領域中都有廣泛的應用。由于受到運輸系統(tǒng)的體積和成本限制，可展結構通常要求較大的展開/收縮體積比或面積比及極高的可靠性，這就使得可展結構的研發(fā)面臨一系列理論、方法和技術等方面的挑戰(zhàn)。
　　將仿生學原理應用在展開結構當中，這對于展開結構來說是一個新的設計理念，對仿生學來說又將會是一個新的研究方向。這種新型仿生展開結構設計需要對傳統(tǒng)的展開結構進行廣泛而深入的研究，綜合考慮展開結構的展開機

2、理與構型，汲取仿生學在其他研究領域當中的成功經(jīng)驗。自然界中昆蟲種類繁多，但蝴蝶的羽化發(fā)育過程較為典型，因此本文針對如何根據(jù)蝴蝶翅膀的羽化發(fā)育機理設計新型展開結構展開了深入研究，研究內容主要包括以下三方面:
　　(1)首先對蝴蝶羽化發(fā)育機理進行深入的研究。蝴蝶翅膀的發(fā)育經(jīng)歷了蛹內發(fā)育與蛹外發(fā)育兩個過程，蛹內發(fā)育主要為蝴蝶翅膀中翅脈的形成。蛹外發(fā)育時間相對于蛹內發(fā)育較短，其主要過程是翅脈不斷地充注液體，使得翅膀得以展開，這一過程為仿生

3、可展開結構的設計提供了較好的生物學模型。
　　(2)根據(jù)蝴蝶翅膀的特點建立展開結構的仿真模型。將仿真模型進行網(wǎng)格劃分，有限元前處理后導出K文件，計算結構仿真參數(shù)，根據(jù)計算結果修改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結構的仿真結果。仿真結果顯示結構可以順利展開，且展開過程比較穩(wěn)定。據(jù)此制作了樣機模型，并且進行充氣展開實驗。
　　(3)針對已制作樣機存在的不足，對樣機模型進行拓撲優(yōu)化，設計另一種具有更好結