基于逆向工程的水黾腹部建模及特征分析

采用三维激光扫描系统对水黾腹部进行扫描,获取其腹部表面三维点云图;利用Imageware软件对点云图等距截取,提取腹部6个节段共7条截断线数据,并采用最小二乘法进行数据拟合,得到水黾腹部表面轮廓线,实现水黾腹部生物模型向数学模型的转化;基于水黾腹部数学模型,进行腹部曲面重构。分析水黾腹部表面几何特征,研究表明水黾腹部的独特几何外形有助于水黾在复杂环境中减少负重,获得升力和前进动力。     

基于光滑节点域有限元的虚拟裂纹闭合技术

为了提高求解断裂参数的效率和精度,将虚拟裂纹闭合法(Virtual Crack Closure Technique)与光滑节点域有限元方法(Node-Based Smoothed Finite Element Method)相结合,提出了SFEM-VCCT方法．基于三角形单元的光滑节点域有限元方法,对二维含中心斜裂纹受拉伸矩形板的断裂参数进行求解．通过不同的单元离散数量与FEM-VCCT做了比较．数值算例结果表明,SFEM-VCCT改善了FEM-VCCT刚度“过硬”的缺点,精度高于FEM-VCCT,并且对网格尺寸要求低、裂纹尖端单元不需要特殊处理、求解简单方便,具有广阔的应用前景．     

水黾多腿并排表面的疏水性能

通过体视显微镜、 扫描电子显微镜、 傅里叶变换红外光谱对水黾腿表面的形态、 结构和成分进行了定性定量研究, 采用视频光学接触角测量仪以及Cassie模型对水黾多腿并排的表面润湿性能进行了测量与分析. 结果表明, 水黾腿表面均匀分布有刚毛, 刚毛表面有螺旋状沟壑; 水黾多腿并排后的表面接触角达(152.9±1.0)°, 表明该表面具有超疏水性; Cassie模型计算结果表明, 水黾多腿并排后的超疏水性是其腿部表面有机物质和表面微观结构耦合作用的结果, 并排测量方式对其影响较小.