植物叶片中轴图式与力学自适应性的关系(II)——不同向量角的叶脉结构和叶片拓扑图

为了探讨植物叶片的叶脉结构是否与其维持内部的总应变能最小有关,建立了6种具有不同侧脉向量角的叶脉网络模型,并对其进行了数值模拟.分析表明,与其它模型相比,按原始叶片建立的模型具有良好的机械性能,且始终能维持较小的内部应变能.此外,由单载荷场与多载荷场下的植物叶片拓扑图可知:应力是叶脉生长的诱导因素之一;除了实现自身的生理功能之外,为适应复杂环境应力的变化,叶脉网络已经演化成了一种稳定的具有自适应性的中轴图式结构.     

植物叶片的中轴图式与力学自适应性关系研究(Ⅱ)—不同向量角的叶脉结构和叶片拓扑图

为了探讨植物叶片的叶脉组织是否与其维持内部的总应变能最小有关,建立了六种具有不同侧脉向量角的叶脉网络模型,并对其进行了数值模似.分析表明,与其它模型相比,采集的原始叶片模型具有良好的机械性能,且始终能维持较小的内部应变能.此外,根据单载荷场与多载荷场下的植物叶片的拓扑图可知,应力是叶脉生长的诱导因素之一;叶脉分布除了实现自身生理功能之外,为了适应复杂环境应力的变化,叶脉网络已经演化成了一种具有自适应性的稳定的中轴图式结构.     

植物叶片粗枝网络结构多工况模拟分析

采集三种新鲜植物叶片标本,通过拍照式三坐标测量仪获取植物叶片的坐标数据点云,在ANSYS中建立叶片的粗枝网络模型;并以三种植物叶片的粗枝网络模型为研究对象,对叶片在自然环境中受雨、风等载荷影响进行数值模拟.总结了植物叶片受载时应力分布及变形规律,发现不同类型叶子在雨和风的分别作用下最大等效应力均发生在主脉上,变形除了沿载荷方向的剪切弯曲外,还表现为绕主脉的扭转.     

干旱半干旱区几种典型灌木半灌木茎叶水分传导系统的结构特征

植物茎干叶片的水力结构特征决定了植物的生态适应能力.本研究在干旱半干旱地区不同的地点采取了几种典型的灌木半灌木植物小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿、荆条、沙棘、油蒿为研究对象,探究不同环境中灌木半灌木茎叶水分传导系统的水力结构特征,分析环境差异对这几种典型灌木水力结构特征的影响.结果表明:荆条具有最大的导管直径,沙棘的导管密度最大,几种灌木半灌植物85%以上的导管都为小导管.半灌木油蒿的叶片最厚,中间锦鸡儿的叶脉密度最大,柠条锦鸡儿具有最大的比叶重(LMA)(面积质量).导管密度与导水率呈显著正相关关系(R~2=0.69,P0.05).叶脉密度与比叶重显著正相关(P0.05),说明叶脉密度越高就需要更多的物质成本来构建叶脉.叶脉密度的增加提供了而更多的水分运输路径.年均降雨量与叶片厚度、比叶重、叶脉密度呈显著负相关关系(P0.05).年平均温度与叶脉密度呈显著正相关关系(P0.05),与叶片厚度、比叶重呈不显著的负相关关系(P0.05),说明环境因子的差异是造成植物水力结构差异的主要原因,揭示了灌木半灌木水力结构对不同环境的适应性策略.     

植物叶片中轴图式与力学自适应性的关系(Ⅰ)——试验研究和数值模拟

中轴图式是植物叶片的一个普遍几何特征,也是叶片承担自重和环境应力的主要结构单元.为探讨植物叶片拓扑结构对叶片的力学增强机理,采集双子叶植物的坐标数据制作了铜叶脉,通过在不同受力点施加不同量值的载荷,对叶脉的变形进行了试验研究和数值模拟.结果表明:叶脉的变形量符合叠加原理;数值模拟得到的变形趋势和变形量与试验结果趋于一致,证明所采用的试验方法是正确的.     

基于蒙特卡罗法的植物叶片可靠性分析

为探索植物叶片各变量参数及加载载荷与其可靠性之间密切关系,采集石栗新鲜植物叶片,通过三坐标测量仪获取植物叶片的坐标数据点云,在ANSYS中建立简化的叶片有限元模型,基于蒙特卡罗法对叶片模型施加随机风载求解计算.结果表明:假如模拟次数足够多,运用ANSYS 软件与蒙特卡罗相结合的随机有限元法分析植物叶片的可靠性是可行的.     

植物叶片图像边缘检测Canny/SUSAN算法比较

植物叶片图像的边缘检测是基于图像分析的植物叶片识别技术中的重要环节.图像边缘检测算法的合理选取与叶片识别的准确度紧密相关.运用Canny算法和SUSAN算法分别对10种具有典型叶形特征的植物叶片图像进行边缘检测,并作主观分析和客观评价.结果表明,植物叶片的叶形和叶脉特征对算法效果的影响较大,在实际应用中应考虑这2种算法对叶形的选择性.     

高层建筑的扭转风荷载功率谱密度

利用高频天平技术，在四种不同风场中对13种不同尺寸的矩形超高层建筑的刚性模型进行了风洞试验，测量了这些模型的基底扭矩，即一阶广义扭转风荷载，考察了风场类型、模型长细比、厚宽比对高层建筑扭转广义风荷载谱的影响，并拟合出一个以风场类型、模型长细比、厚宽比为参数的高层建筑扭转广义风荷载谱的闭合表达式．通过与国外有关文献给出的结果的对比，验证了拟合公式的精度．     

风力机塔架-叶片耦合模型风致响应时域分析

基于风力机塔架-叶片耦合模型,采用改进的叶素-动量理论模拟了考虑平稳风修正、叶片旋转效应和空间相干性的风力机气动载荷,并基于有限元方法对该耦合模型进行了动力特性分析和风致响应时域计算.基于目标响应时程探讨了风力机塔架-叶片耦合系统在随机风荷载作用下的动力响应特性,并与不考虑叶片影响的风力机塔架风致响应进行对比分析.研究表明,在进行风力机的抗风设计时,应该考虑塔架-叶片的耦合作用.     

仿叶脉分形结构在均热板蒸发端的实验研究

基于植物叶片蒸腾作用带走大量热的特性,提出了新型仿叶脉分形结构用以优化均热板的热结构,研究了叶片叶脉分形结构吸液芯在蒸发端的传热效果,通过化学腐蚀制作均热板进行试验,分析均热板蒸发端底板下表面与腔内蒸汽温度的温差变化情况并计算各部分的热阻,比较仿叶脉分形结构吸液芯在4种分形角度(30°、40°、50°、60°)时的热特性.实验结果表明,分形角度为40°与50°的结构温差变化不大,均小于分形角度为30°与60°的结构,即其结构热阻更小,工质传热与输送性能更好.