仿水稻茎秆结构的弯扭耦合薄壁梁设计
草本植物茎秆往往纤细却支撑着整个植株重量以保证植物正常的生理活动,其结构既需要一定的刚性以防止植株屈曲失稳,又需要一定的柔韧性以防止在外界极端荷载下的脆性断裂,这种刚柔并济的茎秆结构为工程中的柔性梁设计提供了重要的灵感来源。本文以常见的草本植物水稻为例,拟通过多尺度建模方法对水稻茎秆结构进行静、动力学分析,以获得不同尺度下的结构参数对水稻茎秆性能的影响。
最后,将获得的禾本植物茎秆的结构-功能关系应用于的弯扭耦合梁的仿生设计,可显著提高弯扭耦合柔性梁的综合力学性能。本文的主要工作包括:(1)水稻茎秆的多尺度结构-功能关系及其实验验证基于多尺度建模方法对水稻茎秆三个方向的材料力学性能进行研究。