軟體動物和蝦是兩種不太可能的海洋動物，它們在工程中起著非常重要的作用。兩只動物的尸體都說明了如何借用自然特征(如骨骼和貝殼的結構)來增強工程結構和材料(如橋梁和飛機)的性能。這種被稱為仿生的現象正在幫助推進結構拓撲研究，而模仿自然系統(tǒng)中發(fā)現的微尺度特征。
在佐治亞理工學院和里約熱內盧天主教大學(巴西)的研究人員最近發(fā)表的一篇論文中，概述了一種結構拓撲優(yōu)化的新方法，該方法將設計和制造結合起來以創(chuàng)建新穎的微結構，潛在的應用范圍廣泛。從用于顱骨重建的增強型面部植入物，到將材料運入太空進行行星探索的改進方法。
“通過傳統(tǒng)的結構拓撲優(yōu)化，我們使用算法來確定結構的理想布局-一種最大化結構效率且需要更少材料資源的布局，”博士學位論文的艾米麗·桑德斯(Emily Sanders)說。喬治亞理工學院土木與環(huán)境工程學院的學生，也是該論文的合著者。“我們的新研究通過引入結構層次，微體系結構和空間變化的機械特性使這一步驟更進一步，從而實現了不同類型的功能，例如在墨魚和螳螂蝦中觀察到的功能。”
兩種動物的特性激發(fā)了設計分層，空間變化的微結構的新框架，并要求研究人員在用于創(chuàng)建3D打印結構的現有技術的基礎上進一步發(fā)展。
佐治亞理工大學土木與環(huán)境工程學院教授兼教授雷蒙德·艾倫·瓊斯(Glaucio Paulino)說：“在我們最近的工作中，我們開發(fā)了包括新的算法和計算在內的技術，這些算法和計算成為了分層微觀結構的推動力。” -該論文的作者，以及最近入選國家工程院的人。“然后，我們可以將該信息輸入3D打印機并創(chuàng)建具有大量細節(jié)的結構。在研究了具有極強適應性的多孔，分層的墨魚骨之后，我們已經能夠將其應用于新的結構和材料，例如所示的結構和材料。在我們的論文中。”
標簽： 海洋動物
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