搞好仿生学 真的能上天

看了上期的优化讲坛，老王表示不服，仿生学结构设计真的有那么厉害？真有那么厉害它咋不上天呢？

老王呀，不是我跟你吹，搞好仿生学，真的能上天。

仿生学是一门既古老又年轻的学科。人们研究生物体的结构与功能工作的原理，并根据这些原理发明出新的设备、工具和科技，创造出适用于生产、学习和生活的先进技术。

蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成，菱形钝角109°28’，锐角70°32’。

这些结构与近代数学家精确计算出来的结果完全相同，是最节省材料的结构，且容量大、极坚固，令许多专家赞叹不止。

人们模仿其构造制成蜂巢式夹层板，具有质量轻、弯曲刚度与强度大、抗失稳能力强、耐疲劳、吸音、隔音和隔热性能好等优点，长期以来备受航空领域的关注。

蜂窝夹层结构已成功地大量应用于飞机的各种结构，如机翼、机身、尾翼、雷达罩及地板、内饰等部位。

C919飞机门体结构件，就采用了蜂窝夹层结构。

蜻蜓翅膀布满纵横交错的翅脉，其中布满了翅膜。翅脉又分为纵脉和横脉，二者交织分布，构成类似网格的复杂多边形翅室( 其几何形态有三角形、四边形、五边形和六边形) 。

从区域分布角度来看，在靠近翅根和翅前缘部位的主要为平行于翅展方向的规则四边形; 在靠近翅尖和翅后缘部，翅室以稠密的五边形和六边形居多，这对大面积薄壁结构的优化设计具有重要仿生意义。

同济大学借助3D打印技术，开展了计算机建模、风洞试验、蜻蜓扑翼机制作等一系列仿生研究工作,并成功研制了一架仿生微型电动遥控机器扑翼机。

科学家基于矢量分析法对马铃薯花的折叠及展开形态进行了分析，其研究结果表明：

（1）花蕾的体积取决于花瓣的数目，且花瓣数目为5的花蕾体积最大；

（2）展开过程中，5 边形或6边形所需能量远低于其它数目的模型。

可见，大自然的优化选择，使得马铃薯花采用了最佳数目的花瓣以降低其展开过程中的能量损耗。

同时，科学家还研究了田旋花开花期前后的几何形貌演变：

（1）早期花瓣呈螺旋状紧密缠绕构成一个中空的花骨朵；

（2）花瓣的尖端沿径向逐渐展开构成一个漏斗型花冠；

（3）从花蕾紧闭缠绕到花朵完全盛开，其花瓣从未分裂成多个裂片。

很多航天器的设备在发射时处于折叠状态，等上了天之后才根据指令打开。

结构设计人员根据马铃薯花和田旋花的仿生学设计，制造了一种空间反射天线的结构，使其能在太空顺利打开，并消耗较少的能量。

通过模仿猎豹的形象，设计师打造了奔驰概念车车身架构。

参考动物的脊椎，设计了一个强大的中央连接框架，让人有理由相信整体刚性应该不错，不过还要通过有限元分析进一步确认。

声明：来源于增材制造创新设计