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雀尾螳螂虾在捕猎时,运用其附足向猎物发动锤击来攻击猎物,其附足本身也具备十分优良的抗冲击性能,才能经受如此强大的冲击动作。本文以雀尾螳螂虾附足抗冲击结构为主要研究对象,基于其抗冲击几何形态和几丁质纤维螺旋排列结构,同时引入剪切增稠体系,设计并制备出一种新型仿生抗冲击复合结构材料。基于计算机图像轮廓处理技术,对螳螂虾附足几何形态进行提取,并将结果转化为矢量图,将矢量图离散化为上千条微小的直线,通过对端点坐标反复提取取平均值,滤除干扰点以减小误差,获得螳螂虾附足轮廓曲线点坐标组。借助UG NX 10.0三维作图软件,构建出螳螂虾附足仿生曲面体。设计出三种抗冲击薄壳构型,分别为半球型构型、仿安全帽防护头盔构型以及螳螂虾附足形态仿生构型,将三种构型模型导入到ANSYS有限元分析软件,分别对其进行力学性能分析,结果表明螳螂虾附足仿生构型的力学性能最优,同时具有最好的抗冲击性。采用3D打印技术制备出三类抗冲击薄壳构型,对抗冲击试件进行落锤冲击测试,测试结果表明,仿安全帽防护头盔结构试件能承受的抗冲击比冲击能量最小,抗冲击性能最弱,半球型试件能承受的临界冲击能量最小,但比冲击能量居中,螳螂虾附足仿生结构试件能承受的临界冲击能量最大,且比冲击能量最大,抗冲击性能最优。基于螳螂虾附足几丁质纤维螺旋排列结构,设计出两种螺旋排列仿生结构。首先以螳螂虾附足几何形态为基准设计出抗冲击试件制作模具,以碳纤维预浸料布为原料,采用模压成型和升温固化加工工艺,制备出两组具有不同螺旋排列方式的仿生抗冲击试件。经过对试件进行冲击测试,发现双螺旋排列结构试件有更轻的质量,能承受更大的冲击能量,具有更好的抗冲击能力。由于剪切增稠液具有优异的抗冲击性,配置出SiO2-PEG剪切增稠体系,并通过流变测试对不同固含量溶液的剪切增稠性进行分析和比较,结果表明20%固含量溶液体系具有较好的剪切增稠性能,通过静态浸渍法,使剪切增稠液与碳纤维仿生螺旋排列抗冲击结构复合,通过落锤冲击试验对复合材料的抗冲击进行测试和比较。引入剪切增稠体系复合工艺能进一步提升碳纤维仿生螺旋排列结构的抗冲击性能。