高抗冲击仿生金属结构设计

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毕业论文

1引言..7

1.1课题研究背景及意义8

1.2课题来源及主要研究内容.9

1.3仿生学的分类及其应用10

1.4仿生学研究方法.14

1.53D打印技术..15

2研究对象.17

2.1贝壳结构.17

2.2贝壳断裂机制..18

2.3贝壳仿生分类..21

2.4竹子、龟壳等的结构特点..22

3高抗冲击仿生金属结构设计24

3.1结构设计思想..24

3.2结构断裂机理..27

4高抗冲击仿生金属结构实验验证.29

4.1实验设备.29

4.2高氮钢单道多层焊接.29

4.3不锈钢单道多层焊接.32

4.4不锈钢-高氮钢单道多层焊接.35

结论..39

致谢..40

参考文献.41
1 引言仿生学其实就是一门模仿生物的学科，这门学科的历史不算很久远，是 20世纪中期才开始出现的一门新兴学科[1]。仿生学的工作研究者们尽力于研究各种生物的形体结构、生活习性和工作特点，并且将这些运用到一些机械工程技术当中，从而发明创造出性能更加卓越优秀的设备和一些新型的先进技术。仿生学的年龄不大，从诞生到现在也仅仅只有几十年的时间而已，但是并不能说明它在现今的发展不行。恰恰相反，如今仿生学的研究成果大大出乎人们的意料之外，它不仅开辟了一条独特的新大陆，而且让人们可以更好的从大自然生物界中取经，获取更多有利于社会发展的信息。在第一届的仿生学会议当中，科学家们给仿生学赋予了一个生动而形象有趣的标志：解剖刀和电烙铁是其主要部分，而将两者连接起来的则是“积分”运算，组成了一个巨大的积分符号[2]。这个符号的出现代表着仿生学真正意义上的成立，它不仅仅包含着仿生学的组成，并且里面也透露出来了仿生学的研究途径。仿生学的任务其实很好理解，那就是研究各种生物系统的优势所在还有其产生的原理，通过数据分析将它们模式化，然后运用分析得到的原理来设计发明新的先进技术设备[3]。从古至今以来，人类的很多思想源泉，比如很多的技术思想和工程原理以及某些重大的发明，都是源自于大自然大自然中的一些生物形体结构特点都是经过了自然界亿万年的改造，使得它们进化拥有了最适应于自然界的独特性能还有形体结构。劳动创造了人类。人类在形体方面有着得天独厚的优势：直立的身躯、能劳动的双手，并且大自然赋予了人类交流情感的能力还有表达思想的语言，在长期的劳动生产实践当中，使得人类的神经系统特别是大脑得到了迅猛的发展，进化度非常之高。正是由于这些优势，人类的智慧以及创造能力要远远的高于自然界中的其他种类。人类充分的利用了自己的优势，运用自身所有的聪明才智还有灵巧的双手通过劳动行为来制造出有利于自身发展的工具，从而让自身更加适应于大自然。人类的智慧不容小觑，他们的目光已经不仅仅放在观察和了解生物界上了，并且可以运用自己独特的思维和人类的智慧不仅仅停留在观察和认识生物界上，而且还运用人类所独有的头脑和设计能力来模仿一些生物的形体结构、生活习性以及产生原理，最后通过分析运用自己的劳动能力来增强自己的能力。比如，鱼在水中的活动非常的自由畅快不受阻拦，所以人们就模仿鱼的形体结构来制造船只，将木浆模仿成鱼鳍的形态和运动特点。最早在我国的大禹时期，先祖们就已经学会了观察鱼在水中的运动情况，通过发现鱼在水中是依靠着尾巴的摆动来进行转弯和前行，所以他们就学会了在船尾部分安置木浆。而这还不够，之后先祖们通过反复的观察、分析和实践，慢慢的将木浆改造成橹和舵，这样不仅使船的动力增加而且使得船拥有了转弯的能力。其实在很久以前，人类就开始了有仿生的行为，但是在上世纪中期以前，人类并没有意识到其实生物界是很多设计思想以及创造发明的远远所在。当时的科学家们对于生物的研究也仅仅只是停留在生物的本身上，描述生物的巧妙的形体构造和一些优秀的功能上面。而且工程技术人员也没有想到过从生物界汲取知识，仅仅只是通过自身的智慧以及辛勤的劳动来进行人工发明。