陈斌
,
吴新燕
材料科学与工程学报
doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2006.05.013
运用扫描电镜实验观察了金龟子外甲壳内部的微结构,发现其类似于人造纤维增强复合材料,具有几丁质纤维增强角质化蛋白质基体的结构特征.对其仔细观察发现其中存在非均匀的纤维铺层以及奇特的异型刺状和球形纤维.针对发现的异型刺状纤维结构,建立纤维端头模型,用有限元分析方法对其进行了应力和变形分析,结果表明刺状和球形端头纤维能显著地降低其端头界面剪应力集中现象,提高纤维增强复合材料抵抗变形破坏的能力,增加纤维增强复合材料的强度.分析结果对仿生复合材料的设计具有指导意义.
关键词:
金龟子壳
,
复合材料
,
异型纤维
,
应力和应变
,
有限元
陈斌
,
吴晓金
,
吴新燕
,
彭向和
,
范镜泓
功能材料
通过扫描电镜观察了金龟子甲壳内部的微观结构,发现其基本材料是一种几丁质纤维增强角质化蛋白质的复合材料,其纤维铺层平行于甲壳的表面,在甲壳中存在刺状纤维及螺旋纤维管道等独特微结构.通过模型分析了螺旋纤维管道的最大拔出力,结果表明螺旋纤维管道微结构对保持功能元件的强韧性有重要作用.
关键词:
金龟子甲壳
,
自然生物复合材料
,
螺旋纤维
,
纤维拔出力
陈斌
,
吴新燕
功能材料
贝壳珍珠层是软体动物壳的最内层,经过若干世纪的自然进化,贝壳珍珠层形成了优良的微结构,并使贝壳具有了相当高的强度、刚度及断裂韧性.本文利用扫描电镜(SEM)观察了鲍鱼贝壳珍珠层的主要微结构特征,发现其是由层状的无机文石片和有机胶原蛋白质组成的生物陶瓷复合材料.根据发现的贝壳珍珠层层状微结构特征,建立贝壳珍珠层三维有限元模型,并用此模型分析了珍珠层的拉伸屈服极限与无机文石片拉伸屈服极限及其厚度的关系,研究表明珍珠层的屈服极限随无机文石片屈服极限的增加和无机文石片厚度的减小而增加.
关键词:
鲍鱼壳
,
珍珠层
,
文石片
,
有限元分析
,
屈服极限
