人们研究生物飞行的气动力,按照仿生学的原理,设计出各种扑翼微型飞行器。扑翼飞行有许多科学问题亟待研究,目前有两个关键研究方向:一个是昆虫多自由度的扑翼运动方式;另一个是昆虫翼面在扑翼运动中的柔性变形。本课题围绕着昆虫柔性翼面变形展开。当前,昆虫翼面的研究侧重于翅翼的生物结构和材料属性。由于翼面复杂的结构和生物材料的多样性,人们将翼面柔性变形转换为研究刚度分布这个力学反问题。本文基于对此力学反问题优化,研究昆虫翼面在二维平面内的柔性分布,这将为研制人工翅翼提供理论参考。本文核心工作是探究昆虫翼面刚度分布这个反问题的研究方法。首先,本课题搭建了昆虫翼面形貌扫描与力学测试实验平台,测量得到昆虫柔性翼面变形场;然后基于高速摄影技术,测量昆虫翼面的固有频率,并建立翼面简化模型;最后在Abaqus环境中,利用Python语言开发昆虫柔性翼面等效刚度的遗传优化算法,计算翼面柔性分布。本文对此方法中实验和算法进行标定和验证,证实了该测量刚度分布方法的可行性和可靠性。本文测量了真实家白蚁翼面等效刚度分布,计算结果表明:在弦向,翼面的主翅脉(前缘)的等效刚度比尾缘高2-3个数量级;在展向,翼梢的等效刚度低于翼根。该结果与文献中的研究相匹配。该方法不仅可以计算昆虫翼面的等效刚度分布,也可以应用于其他的柔性薄膜。