【摘 要】
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自然界中生物材料表现出的力学性能与其结构设计形式紧密相关.柔性生物材料多为多级结构设计,其独特的功能梯度特征使其具备优异的变形能力及良好的断裂韧性.本文借鉴工程结
【机 构】
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湖南大学 土木工程学院,长沙 410082绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室,长沙 410082;湖南大学 土木工程学院,长沙,410082;
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自然界中生物材料表现出的力学性能与其结构设计形式紧密相关.柔性生物材料多为多级结构设计,其独特的功能梯度特征使其具备优异的变形能力及良好的断裂韧性.本文借鉴工程结构设计基本单元的思想提出柔性结构仿生元素理念,根据几何形态将结构仿生元素分为:线元素、梁元素、柱元素、板壳元素、薄膜元素及组合元素.根据系统论的观点建立仿生柔性结构设计体系,归纳总结出柔性仿生结构的设计准则,并基于鱼鳞梯度结构设计新型仿生功能梯度板.通过有限元的方法对功能梯度板归一化自然频率进行分析.结果表明,类鱼鳞功能梯度板具有柔韧性及刚度软化特性.阐述了仿生柔性结构的设计方法,包括模仿设计、组合设计及选择匹配设计.
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