经过亿万年的演变,蜻蜓已进化成为具有高超飞行性能的生物。蜻蜓的翅翼具有一定的功能特性,为扑翼飞行器的研制提供了丰富的参考。近年来,国内外学者就蜻蜓翅翼的结构特征、气动特性和飞行控制等方面开展了深入的研究,极大地推动了蜻蜓翅翼的仿生应用。目前,对蜻蜓翅翼的研究成果整体出现了气动特性研究领先于力学性能分析,数值模拟计算优于实验验证的现状。蜻蜓仅用了占其身体总质量3%的翅翼就提供了其飞行各姿态所需要的动力,可见其翅翼力学性能的优势,因此研究蜻蜓翅翼力学特性与仿生优化十分有必要。通过观察,我们发现翅翼表面上分布了各种细小的结构,其中的一些结构对于翅翼刚度有明显的影响。本课题主要利用有限元方法对具备不同特征(如脉络分布、褶皱等)的翅翼模型进行受力分析、比较不同特征对翅翼力学性能的影响,从而达到探究仿生扑动翼翅力学特性分析,为翅翼优化提供理论依据的目的。为此,本文用数值模拟与实验验证结合的方法,通过求解受力变形、集中应力分布和振动模态频率等,实现翅翼的一些结构特征进行了力学特性的探究。在探究脉络分布对翅翼力学性能的影响时,设计了两个简化翅翼模型以及一个改进翅翼模型,受力变形方面尝试加载了两种不均匀载荷,考察了翅翼在复杂飞行过程中的力学特性,并得出了改进翅翼脉络应优先考虑减少远离翅根位置的脉络的结论。探究褶皱对翅翼力学影响影响时,对不同褶皱数量、不同褶皱角度的翅翼进行了端部力载荷的受力分析,得出了翅翼单褶皱,褶皱角为90°时,翅翼刚度最强的结论。此外,对设计的翅翼模型实体进行了加工打印,设计与搭建了实验平台,将翅翼模型固定在实验平台上进行了受力变形实验,并将实验结果与数值模拟结果进行了匹配与解释。探究脉络截面形状对翅翼力学性能影响时,设计了四组葫芦形截面和与之等截面面积的圆形截面和椭圆形截面并比较了这三种截面的力学性能,并得出了椭圆形截面力学性能优于葫芦形截面的结论。使用控制变量法,考察了翅翼脉络、翅膜两个结构在其中一个结构材料属性不变,另一个结构材料属性递减的情况下翅翼的刚度的变化趋势,得出了翅翼刚度主要由翅翼脉络决定的结论。