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昆蟲靈感風扇的設計提供了廣泛的應用:一種高度緊湊的可展開結構的新設計方法是基于對wig翼的精細折疊,中國建材網,cnprofit.com
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昆蟲靈感風扇的設計提供了廣泛的應用:一種高度緊湊的可展開結構的新設計方法是基于對wig翼的精細折疊
2021年04月25日    閱讀量:103850    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

由于工程師和古生物學家通過多學科研究開發和測試了一種設計方法,一種昆蟲至少在2.8億年的時間里使用的一種高度復雜的折疊機制將被廣泛應用。


根據今天發表在《美國國家科學院院刊》上的一篇文章,研究人員已經通過折紙啟發的幾何方法重新創建了在the翼中發現的復雜,高度緊湊的折疊機制,在各種工程領域都有潛在的應用。


昆蟲靈感風扇的設計提供了廣泛的應用:一種高度緊湊的可展開結構的新設計方法是基于對wig翼的精細折疊 中國建材網,cnprofit.com


當動物不在飛行中時,ear的后翅會在小的皮革狀前爪下自動折疊,采用特殊的折疊方式,根據不同的物種,其表面積會減少10到15倍或更多倍中國建材網cnprofit.com。這是在昆蟲中發現的最緊湊的機翼折疊,可為飛行的昆蟲提供無與倫比的地面wig動性。在保護翅膀的同時,腹部也完全靈活的情況下,假發可以在土壤和其他狹窄空間中蠕動,并可以使用其特有的后部鉗子。


盡管the翼的工程設計潛力巨大且具有獨特的性能,但設計其復雜折疊樣式的方法尚未解決,從而阻礙了實際應用。


“設計折耳式風扇的方法基于折紙模型中的扁平折疊性,這是一個數學定理,解釋了折痕圖案如何折疊成扁平圖形,”第一作者Kazuya Saito博士解釋說。九州大學設計學院,專門研究受生物啟發的可展開結構?!拔覀兊膃ar風扇可以使用經典的繪畫技術進行設計,但是我們還開發并發布了可以根據應用要求使過程自動化的軟件?!?/p>


對新設計方法的幾何要求是通過折疊式ear假后翼的層析成像技術得出的。


研究人員預測,他們的受風扇啟發的風扇將看到多種用途,可以將可變大小和材料的折疊結構制成高度緊湊的形狀,從而可以有效地運輸和部署。


這些可能包括日常用品,例如風扇或雨傘,以及用于建筑,機械工程和航空航天工業的多種結構,例如無人機機翼,觸角反射器或能量吸收板。


另一方面,這項研究為進化生物學提供了新的見識,因為新的設計方法還可以重現2.8億年老ear親屬的翅膀折疊機制。


牛津大學博物館昆蟲古生物學家RicardoPérez-dela Fuente博士說:“現代ear的翅膀在大約2,000個活著的物種中幾乎沒有變化,由于它們的特殊功能,形狀和折疊方式在進化過程中保持非常穩定?!弊匀皇返淖髡?,也是該作品的合著者?!?/p>


但是,一群長期滅絕的昆蟲-變種蜘蛛-具有類似于ear的扇形翅膀,但是足夠不同以測試新設計方法的一致性。我們的工作表明古生物學如何引起人們的興趣實際應用?!?/p>


新方法定義了兩個ear的扇狀翅膀及其深部原生動物的親戚保持功能的幾何約束。這使研究人員能夠在兩組之間推測出已滅絕的,假設的中間形式,從而闡明可能導致現代ear造翼的可能的進化途徑。


這項研究代表了日本和英國的工程師和進化生物學家之間的跨學科研究。牛津大學自然歷史博物館和比較動物學博物館(哈佛大學)的標本提供了構建和測試幾何方法的數據,突出了自然歷史收藏品所具有的價值,包括最先進的應用。


牛津大學工程科學系系主任鐘佑教授說:“自然一直是靈感的源泉?!?“受生物啟發的技術不斷提供一些最有效和可持續的方式,以應對未來的許多挑戰?!?/p>


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