结构仿生学

本书从生物结构和结构仿生的内涵和基础知识体系出发，从生物结构的三个角度（构件、构材和联结）简要分析了结构仿生方式，介绍了结构仿生学中涉及的力学理论基础，系统地阐述了结构仿生设计方法并给出了具体设计范例和结构仿生学的典型应用案例。

本书从生物结构和结构仿生的内涵和基础知识体系出发，从生物结构的三个角度（构件、构材和联结）简要分析了结构仿生方式，介绍了结构仿生学中涉及的力学理论基础，系统地阐述了结构仿生设计方法并给出了具体设计范例和结构仿生学的典型应用案例。全书共5章，主要内容有生物结构与结构仿生学概述、生物材料特性与结构仿生方式、结构仿生学力学理论基础、结构仿生设计方法、结构仿生学典型应用案例。各章章末设讨论与习题，力争在新工科背景下，优化讨论课教学模式，强化教学效果，提高工科人才培养质量，为社会输出“卓越工程师”。本书内容全面、新颖，在力求保持结构仿生学的系统性和完整性的基础上，着重介绍一些应用广泛、相对成熟的先进技术。 本书可作为仿生科学与工程专业的本科生、研究生教材，也可作为相关专业的教材和教学参考书，还可作为工程技术人员的参考书。

目录 前言 第1章生物结构与结构仿生学概述1 11生物结构1 111生物结构的概念与构成1 112生物结构的分类2 113生物结构的研究3 12结构仿生4 121结构仿生的分类及基本规则4 122结构仿生学发展现状4 讨论与习题6 第2章生物材料特性与结构仿生 方式7 21生物材料特性7 22生物材料的结构仿生方式9 221构件结构仿生方式9 222构材结构仿生方式13 223联结结构仿生方式16 23生物材料结构仿生18 231构件结构仿生19 232构材结构仿生54 233联结结构仿生59 24仿贝壳结构材料设计范例91 241确立产品/目的需求和选取生物 对象91 242提取仿生对象特征和简化仿生 对象特征91 243选取仿生材料91 244确定制备方法、工艺参数调整和 几何参数设计93 245表征仿生设计产品93 讨论与习题93 第3章结构仿生学力学理论基础95 31结构静力学95 311平面体系的几何构造分析95 312静定结构受力分析96 313虚功原理与结构的位移计算97 314力法101 315位移法102 316力矩分配法103 32弹性力学105 33多孔弹性理论106 34流体力学107 35流变力学108 351流变固体的时间效应109 352黏弹性模型110 353积分型本构关系113 354非线性黏弹性本构关系114 355非牛顿流体115 356广义牛顿流体116 357触变性流体118 36耦合应力理论119 讨论与习题120 第4章结构仿生设计方法121 41结构仿生设计一般过程121 42构件表面结构仿生设计122 421表面减阻功能结构124 422表面减阻结构仿生设计原理130 423仿生减阻深松铲设计范例130 43构件结构仿生设计132 431仿生步进执行器132 432仿生步进压电执行器设计原理136 433仿生步进压电执行器设计范例144 44构材结构仿生设计148 441梯度的一般性质149 442仿生梯度材料设计原理149 443仿生梯度材料设计范例153 45联结结构仿生设计155 451点阵结构材料155 452拓扑优化方法156 453仿竹吸能结构材料设计范例157 讨论与习题163 第5章结构仿生学典型应用案例164 51结构仿生学与材料工程164 511陶瓷基复合材料164 512组织工程材料174 513仿生智能材料177 52结构仿生学与建筑工程179 521仿生建筑的概念180 522仿生建筑的分类180 523仿生建筑的空间特征184 524经典仿生建筑设计案例185 53结构仿生学与机械工程187 531仿生机械学定义187 532仿生机械与机器人技术、 康复工程188 533仿生机械设计案例192 54结构仿生学与航空航天工程203 541金属结构材料204 542空间结构复合材料205 543结构功能材料206 544仿生空间结构设计案例207 讨论与习题209 参考文献210