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多元耦合仿生可拓研究及其效能评价

洪筠  
【摘要】: 生物模本的优选和生物功能原理的模拟是工程仿生学的关键。本文以多元耦合生物模本及多元耦合仿生原理为基础,将可拓学理论与多元耦合原理相结合,重点对多元耦合仿生可拓方法体系进行了探索。主要研究内容如下:多元耦合可拓建模。将可拓学的基元理论、共轭分析理论与多元耦合仿生原理相结合,形成了对多元耦合仿生进行定性、定量分析的有效工具;运用此工具,以多元耦合的生物模本及其耦合规律为基础,建立多元耦合的耦元可拓模型、耦联方式可拓模型、多元耦合仿生可拓模型;通过建模解析生物耦合功能形成机理;结合蜣螂进行了实例分析。 耦元分析。定义了耦元贡献度的概念,对可拓层次分析方法进行改进,建立了试验优化层次分析方法;构造了多元耦合层次结构模型,依据已有试验数据和结论计算出荷叶多元耦合形态、结构、材料耦元的贡献度分别为0.5278,0.3326,0.1396。此方法可以进一步对耦元的特性进行分析。 应用多元耦合可拓模型和已有的仿生知识,探寻工程仿生中矛盾问题的解决方法。为从生物模本的系统研究中获取工程仿生的方案,本文还运用可拓变换理论,对工程仿生矛盾问题进行了界定,建立了多元耦合仿生矛盾问题的可拓模型;依据矛盾问题运算与变换规则,建立了矛盾问题的拓展模型;利用多元耦合可拓模型和已有仿生知识进行可拓变换,寻求多元耦合仿生可拓策略。 多元耦合仿生效能评价。定义了多元耦合仿生效能;根据多元耦合仿生特点对常用评价方法进行辨析,确定选用多指标综合评价方法;从多元耦合仿生功能因素、经济效益因素和质量因素等三方面分析选取评价指标,建立了评价指标体系,并基于功效系数法建立效能评价模型;以典型仿生部件--仿生犁壁为例进行了上述方法的评价验证,结果表明,仿生犁壁比普通犁壁效能提高30.5%。


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