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《中南大学》 2010年
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仿生方法在桥梁设计与优化中的应用研究

胡楠  
【摘要】: 可持续发展和提高生活质量作为21世纪人类的两大主题,也是指导工程学研究和发展的核心战略价值目标。仿生学作为一门新兴且多元化的学科,势必将成为实现此目标的重要手段。传统设计理念在新桥梁体系开发中是远远不够的,本文将仿生学研究理念和方法以及生物学相关研究引入桥梁设计与优化,对桥梁结构设计中现存问题和未来桥梁的开发进行了探讨。主要工作包括五个方面: 1.总结了国内外仿生工程学研究的发展和现状,并结合桥梁工程创新的因素,证明引入仿生学及相关生物领域研究在工程应用中的必要性和可行性。 2.概括了建筑仿生理念的六个应用领域,包括形态与造型、结构与体系、美学与意象、功能与机理、材料与组织、系统与控制仿生。 3.将主要仿生领域划分为宏观和微观两方面,探讨了仿生理念作为今后桥梁工程解决问题的新思维和新途径的必要性。建立了仿生学在桥梁工程领域合理的研究流程和应用步骤,并初步探讨了桥梁领域各方面的应用前景,包括设计、施工、监控等。 4.通过回顾桥梁设计的发展史,从宏观和微观两方面讨论了仿生理念在桥梁设计中的应用前景,建立了仿生四维概念设计目标。在宏观仿生设计方面,通过对自然界形态、结构和意象三方面的学习,尝试革新桥梁概念设计理念,以仿生为手段提升安全性、实用性和美观性。在微观仿生设计方面,通过引入了自然界的材料、生物控制机理和神经系统等特征,探索了桥梁设计和的改进和未来新型桥梁结构体系的出现。 5.基于一些实际项目,对仿生理念在桥梁初步设计、设计改进和概念设计三方面进行尝试,论证了仿生理念的实用性和有效性。通过对仿生设计的探索,旨在革新传统桥梁设计思维,并在未来设计中以仿生作为创新的一种重要手段和方法加以推广和应用。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U442.5

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