新型网状加劲薄壁屋盖结构体系仿生研究 - 沈伟; 张戈; 田嘉盟; 莫伟刚 (Jianzhu Gangjiegou Jinzhan)
首先,对实验中获取的高清晰度蜻蜓翅膀数码图片进行细致地分析,找出了翅膀网状翅脉结构中翅脉的分布规律与尺寸变化、网格形状的差异等结构特征;然后,建立了蜻蜓翅膀平面结构模型和起拱起皱的三维空间结构模型,并利用ANSYS对其进行分析,采用三节点等参数梁元Beam 189模拟翅脉和八节点等参数曲壳单元Shell 93模拟翅膜,以考虑翅脉和翅膜间的变形协调性。研究表明:三维空间结构模型中的起拱、起皱能显著提高翅膀结构的刚度和改善翅膀结构中内力的分布;如果将四、六边形的网格单元进行合理搭配,还可以使结构刚度和材料利用率得到优化。最后,基于以上研究成果,提出了三个具有不同网格分布的新型薄壁屋盖结构体系仿生模型,并对它们进行了几何非线性分析。