基于豬籠草滑移區(qū)表面的工程仿生建模與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、豬籠草主要產(chǎn)于熱帶，是一種特別的植物，它的捕蟲籠能捕食昆蟲的特性讓很多研究者都很感興趣。有些研究者已經(jīng)對捕蟲籠內(nèi)表面的超滑特性以及表面微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并模仿其內(nèi)表面進(jìn)行了仿生設(shè)計(jì)。多數(shù)研究都是從物理方面和化學(xué)方面對豬籠草進(jìn)行討論的，對其幾何非光滑表面結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)研究并不多。本文根據(jù)豬籠草滑移區(qū)表面的特殊結(jié)構(gòu)，對昆蟲表現(xiàn)出的良好滑移功能。利用3D掃描儀對豬籠草的葉籠進(jìn)行了掃描并獲取了三維結(jié)構(gòu)參數(shù)，再利用MATLAB對其進(jìn)行空間插值擬合，構(gòu)

2、建了豬籠草葉籠表面的數(shù)學(xué)描述式，從而獲得豬籠草滑移區(qū)表面的數(shù)學(xué)模型。再利用掃描電子顯微鏡對豬籠草滑移區(qū)表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測，獲得滑移區(qū)內(nèi)表面的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，基于該數(shù)據(jù)與最小二乘法建立仿生表面的優(yōu)化模型，并利用拉格朗日乘子法求解得出豬籠草滑移區(qū)仿生表面的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
　　首先，本文介紹了研究對象豬籠草和仿生學(xué)的有關(guān)知識(shí)，以及優(yōu)化模型與求解算法。然后，闡述論文的研究內(nèi)容和結(jié)果：第一，利用3D掃描儀對豬籠草的葉籠進(jìn)行了掃描并獲取了三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，

3、基于此數(shù)據(jù)用MATLAB對其進(jìn)行空間插值擬合，構(gòu)建了豬籠草葉籠幾何結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)建模；第二，利用掃描電子顯微鏡對豬籠草滑移區(qū)表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)豬籠草能捕捉害蟲的功能主要表現(xiàn)在滑移區(qū)表面上覆蓋著兩端向下彎曲的新月體；第三，對新月體的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量，獲得滑移區(qū)內(nèi)表面的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，基于該數(shù)據(jù)與最小二乘法建立仿生表面的優(yōu)化模型，并利用拉格朗日乘子法求解得出新月體仿生表面的數(shù)學(xué)表達(dá)式；第四，根據(jù)新月體仿生表面的數(shù)學(xué)表達(dá)式以及新月體在豬籠草滑移區(qū)表