酸性氨基酸调控碳酸钙仿生矿化过程研究

为控制CaCO3晶体颗粒粒径的变化,以酸性氨基酸为基质,采用CO2曝气法研究了CaCO3的仿生矿化过程,分析了天冬氨酸、谷氨酸对CaCO3矿化过程的影响和CaCO3晶体样品的结构和形貌。结果表明:水溶液中酸性氨基酸能够诱导CaCO3形成球霰石型晶体。在水溶液中天冬氨酸质量百分比浓度为4.0%、谷氨酸质量百分比浓度为5.0%时,CaCO3样品中球霰石含量达到最大值,分别约为60%和70%。随酸性氨基酸质量百分比浓度的增大,沉淀CaCO3形貌逐渐由规则方形体转变为球体,颗粒粒径有变小趋势。主要原因是在CaCO3矿化过程中,酸性氨基酸通过羧基离子的螯合作用,首先诱导Ca2+形成12配位体构象的晶核,然后通过阴离子取代反应形成球霰石型沉淀。     

基于PIV的仿生鲸尾型搅拌桨反应器流场研究

为增强搅拌反应器混合性能,本文基于仿生学思想,设计了一种鲸尾型搅拌桨,即WTT搅拌桨(Whale tail turbine),运用2D-PIV设备进行流场研究.结果表明:WT T搅拌桨相比RT(Rushton turbine)搅拌桨,可以提高流体的最大径向速度以及搅拌罐下部流体的轴向速度,而且远离桨叶时,轴向速度的提高...     

胚胎型仿生硬件及其关键技术研究

介绍了胚胎型仿生硬件的概念、优点、应用领域和实现方法,对胚胎型仿生硬件的结构、系统设计方法、错误检测与自修复机制等关键技术的研究现状进行了综述,并以八进制加法计数器为例说明胚胎型仿生硬件的设计方法和自修复机制。针对目前仿生硬件面临的容错机制、细胞电路结构和设计方法都比较简单的问题,提出了基于免疫机理进行错误检测、实行分级容错、采用可进化核设计电路等解决思路。最后指出了胚胎型仿生硬件技术发展趋势,如探索新型容错机制和各种生物启发式电路体系结构、开发商业和专用胚胎型仿生硬件芯片等。     

木薯收获机挖掘铲仿生设计及其有限元分析

针对当前木薯收获机挖掘铲在收获过程中,铲太重和不容易入土和碎土的问题,模仿东方蝼蛄前足趾爪的形状,设计出了一种仿生挖掘铲。通过对东方蝼蛄前足趾爪外轮廓的提取及多项式拟合,利用Pro/E软件设计出仿生挖掘铲的三维模型,并导入到ANSYS Workbench软件中进行静强度有限元分析。通过对栅条铲及不同倾斜角的铲有限元分析结果对比,选择出倾斜角在25°～ 30°,铲齿为空心的仿生挖掘铲,其具有较好的质量、力学特性和寿命（此处有删除）,从而为挖掘铲的设计制造提供理论参考。     

角度风作用下输电塔塔腿子结构风荷载风洞试验

完成了不同风速下2个典型特高压直流（UHVDC）输电塔角钢及钢管塔腿模型的高频测力天平（HFFB）风洞试验,研究了塔腿在斜风作用下气动力系数、角度风系数以及风荷载分配系数的分布规律,并与各国规范计算值进行了对比分析。分别构造了角度风系数以及考虑横向升力影响的夹角α的非线性函数形式,并通过试验值拟合分析确定了相关的拟合参数。结果表明：阻力系数、合力系数以及角度风系数均呈M型分布。角钢塔腿气动力系数均大于对应风向角下钢管塔腿的气动力系数,而两者角度风系数总体比较接近。各国规范计算值整体上低估了塔腿的角度风系数。角钢塔腿中风荷载分配系数的计算应利用考虑横向升力的夹角α对角度风系数进行三角变换。提出的拟合公式可为工程设计提供参考。     

装载机铲斗的仿生设计及有限元分析

以装载机铲斗为研究对象,在对铲斗结构进行简化的基础上,借助田鼠爪趾弯曲轮廓形状的测定结果,设计了一种仿生装载机铲斗.通过有限元分析,研究了铲斗在铲装土壤的仿真过程中对土壤的扰动情况,即土壤单元在水平方向的位移和在垂直方向的位移,结果表明所设计的仿生装载机铲斗具有一定的减阻效果,从仿生学的角度为装载机铲斗的高效节能改进设计作了有益的探索.     

基于仿生行为的气味源定位方法综述

危化气体泄漏引发的事故频繁发生,严重危害公共安全,如何高效精准定位泄漏源位置是预防事故发生的前提,传统采用定点检测辅以人工巡检的泄漏检测模式已不能满足工业需求。移动机器人具有实用性强、应用灵活的特点,通过模仿生物搜寻气味源的行为,将其应用到气味源定位领域对于石化行业智能化发展与进步具有十分重要的意义。鉴于此,根据生物多感官气味源定位机制,将移动机器人气味源定位方法从单一和多源信息角度进行综述,首先分析了主动嗅觉定位的3个步骤;其次在多源信息融合技术的基础上,阐述了融合嗅-视信息的气味源定位方法,对目前融合嗅-视-听多感知信息的气味源定位方法进行了探讨;最后预测了未来发展趋势并进行展望。     

仿竹子结构八重桁架点阵结构设计与增材制造

针对航空航天、汽车工程等领域中对轻量化、高强度、高吸能构件的迫切需求,受启发于竹子的特殊宏微观空心结构,提出了空心八重桁架的高比强吸能点阵结构优化设计方法．空心八重桁架点阵结构由空心面心立方体和正八面体点阵结构组合而成,采用光固化技术分别成形3种点阵结构并利用准静态压缩试验测试其力学性能,结果表明：空心八重桁架点阵结构的弹性模量低于空心面心立方体和正八面体点阵结构之和,屈服强度、抗压强度和能量吸收值高于两者之和．当点阵结构的边长为8 mm时,空心八重桁架点阵结构的弹性模量低于空心面心立方体和正八面体点阵结构总和的4.76%,而屈服强度、抗压强度和能量吸收值分别高于空心面心立方体和正八面体点阵结构总和的12.80%,7.09%和51.68%．当空心八重桁架结构的边长从8 mm增加到20 mm时,弹性模量、屈服强度、抗压强度和能量吸收分别下降19.96%,24.73%,30.77%和33.69%.     

沙漠甲虫Stenocara与空气取水

空气取水是解决淡水匮乏的有效方法之一,但较低取水率限制了其广泛应用。结合英国生物学家Andrew发现的沙漠甲虫Stenocara利用其特殊背部表面从空气中获取饮用水的现象,通过分析现有空气取水技术,指出了制作Stenocara甲虫背部仿生表面以应用在空气取水中,有可能在提高空气取水的取水率方面提供新的思路,这也有望成为今后大型化、人工空气取水的基础。     

仿生机器鱼水下考古好帮手

经过上亿年进化的鱼类在推进效率、灵活性、可操纵性等方面,具有超越任何人造的水面和水下运载器的优越性。目前许多发达国家都十分重视鱼形机器人的研究,美国和日本都在这一领域取得了重要成果。日本三菱重工研发出用于观赏的机器鱼,市场售价达到每条1000美元。中国的一些科研单位也致力于相关的研究。近期北京航空航天大学机器人研究所和中国科学院终于研制成功名为SPC-II仿生机器鱼,而这条特殊的“大鱼”也成了我国第一条可实际应用的仿生机器鱼。