蝉翅表面疏水性及其结构性能的有限元分析

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ys13920715
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
利用扫描电子显微镜(SEM)、高精度接触角测量仪对蚱蝉膜翅表面疏水性能进行了观测研究,建立了相应的Wenzel和Cassie润湿模型,结果表明:只有Cassie模型理论接触角与实际测量结果相吻合,由此可断定蝉翅表面乳突之间吸附一层空气膜,构成三相复合接触表面,从而进一步诱导蝉翅表面的疏水性。运用逆向工程建模理论和有限元分析方法研究了蚱蝉膜翅结构特性。首先,采用三维激光扫描系统获取蚱蝉上、下膜翅扫描点云数据,经过数据处理后,分别采用曲线拟合曲面法和点云拟合法重构蚱蝉膜翅模型。通过比较选用点云拟合曲面法构建蝉翅模型,其模型误差为:上翅最大欧几里德误差0.0655mm,平均欧几里德误差0.0063mm;下翅最大欧几里德误差0.0569mm,平均欧几里德误差0.0045mm。采用曲面反射分析和高斯曲率分析对曲面光顺性进行检验,结果显示:蚱蝉上翅模型曲面光顺性良好,高斯曲率最大值为0.0093mm-2,最小值为0.010mm-2;蚱蝉下翅除展开部位外光顺性良好。将逆向工程模型导入ANSYS有限元分析软件,使用壳单元Shell43模拟翅膜,梁单元Beam189模拟翅脉,采用扫描电子显微对膜翅截面进行观测,得出梁、壳单元尺寸参数。分别针对翅脉、翅膜结构因素建立对比模型,进行结构静力学分析和模态分析,得出结论:蚱蝉膜翅的翅脉网状结构具有优秀抗弯曲性能,翅脉与翅膜组成的空间结构弯曲刚度是空间翅膜结构刚度的5-6倍;天然翅脉尺寸分布能有效提高膜翅结构刚度,同时也能保证翅脉弯矩均匀分布,使轴力传导均匀化;蚱蝉膜翅三维结构比平面结构具备更加优秀的抗弯刚度,主要原因是膜翅在自然状态下基部呈现拱形的结构形态;增加蚱蝉膜翅拱度同时也会带来负面影响,造成翅脉轴向应力提升,特别是膜翅横向对称线附近的翅脉截面;蚱蝉上翅翅膜三维结构模型固有频率(56.67Hz)相比平面模型(26.40Hz)大;蚱蝉上、下膜翅一阶、二阶、三阶振型极为相似,一阶固有频率仅相差1.49Hz(上翅56.67Hz,下翅58.16Hz)。
其他文献
研究分析了RIS-K2探地雷达的数据结构,利用Visual C++语言编写了RIS-K2探地雷达的数据读取程序,然后应用Matlab对读得的数据进行成像处理,效果令人满意,为该类探地雷达数据的自主应
据英《每日邮报》报道,经6年研究,英汽车公司开发成功第一辆水陆两用的大客车,且开始在马其顿试运营。该型水陆两栖车采用柴油发动机,进入水路时,只需轻按开关,巴士的轮子就会缩进
针对大多数工业系统的控制输入输出都存在约束的情况,提出一种基于改进粒子群算法的隐式广义预测控制算法(IGPC)。粒子群算法(PSO)是一种基于群体的智能优化算法,解决受约束
目的分析肝癌合并胆管癌栓外科手术治疗效果。方法回顾性分析2006年1月~2014年9月于我院接受手术治疗的100例肝癌合并胆管癌栓患者的临床资料。结果①所有患者均根据肝癌类型
基于NOx气体的资源化处理考虑,研究了水和不同浓度的稀硝酸对NO2的吸收性能,考察了吸收剂用量、稀硝酸的浓度(3%~30%)以及气相压力对NO2吸收效果的影响.结果表明,增加吸收剂用量
在信阳市打造中国茶都的过程中,通过导入城市形象识别系统(CIS)这一理论,提出合理的建议,为信阳市打造中国茶都提供一个新的思路。
“一五”计划实施基础的苏联援华“156项”工程,并不是一次性形成的。其中,1954年赫鲁晓夫率苏联政府代表团访华,签订相关协议,新增援助中国15项建设工程,是一个重要的标志性
简述大厦型综合楼物业设备设施的管理。
一从微信里读到一篇题为《工笔当道,实为中国画的悲哀》的帖子,该文是一篇采访文章,经过整合后分为正、反两方,正方以艺评家朱其、陈传席,国画家庄小尖为代表,认为当今工笔画
研究了假单胞菌(DLL-1)在水溶液介质中降解甲基对硫磷的性能与影响因素及其降解机理.结果表明,当菌体浓度为105个*ml-1时,即发生快速的降解作用,3 h时,降解率达88.5%.在pH为5