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发表时间:2019-01-24
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文章来源:机械制造系统工程国家重点实验室;作者:侯章浩,田小永
螺旋结构普遍存在于动植物结构中,而这些生物结构往往具有较高的损伤抗性,具有优异的抗断裂性能。然而传统工艺难以制造出复杂的仿生结构,许多优异的生物结构高性能机理无法进一步研究。美国西北大学的Zaheri等利用Stratasys开发的多材料3D打印机Connex350对螺旋结构进行了仿生打印,借此研究螺旋结构对结构损伤容限性能。
Zaheri等将研究成果发表在《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》上,在文中系统分析了甲虫在不同生命阶段的鞘翅中纤维的排布特点,发现甲虫根据根据不同生命阶段的生物需求,鞘翅中纤维的排布是不同的,如图1所示,在幼虫阶段,纤维是完全螺旋排布;而在成熟阶段,纤维呈现不完全的螺旋排布。这是因为在幼虫阶段,甲虫最大的需求是保护自身安全,因此通过纤维完全排布达到高刚度的生物目的;而在甲虫成熟阶段,甲虫需要哺食猎物,因此鞘翅要平衡飞行性能,所以采用不完全的螺旋排布设计。
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