《仿生设计形式》PPT课件.ppt

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1、仿生设计形式仿生设计形式 1.1.形态的仿生形态的仿生 2.2.功能的仿生功能的仿生 3.3.结构和材料的仿生结构和材料的仿生 4.4.综合仿生设计综合仿生设计仿生造型设计三三.仿生设计形式仿生设计形式1 1形态的仿生形态的仿生1.11.1具象形态的仿生具象形态的仿生 具象形具象形态态是透是透过过眼睛构造以生理的自然反眼睛构造以生理的自然反应应，诚实诚实地把外界之形映入眼睛膜刺激神地把外界之形映入眼睛膜刺激神经经后感后感觉觉到到存在的形存在的形态态。它比。它比较较逼真的再逼真的再现现事物的形事物的形态态。由。由于具象形于具象形态态具有很好的情趣性、可具有很好的情趣性、可爱爱性、有机性、性、有机

2、性、亲亲和性、自然性，人和性、自然性，人们们普遍普遍乐乐于接受，在玩具、于接受，在玩具、工工艺艺品、日用品品、日用品应应用比用比较较多。但由于其形多。但由于其形态态的复的复杂杂性，很多工性，很多工业产业产品不宜采用具象形品不宜采用具象形态态。仿生造型设计仿生造型设计仿生造型设计仿生造型设计仿生造型设计1.2 1.2 抽象形态的仿生抽象形态的仿生 抽象形态是用简单的形体反映事物独特的本抽象形态是用简单的形体反映事物独特的本质特征。此形态作用于人时，会产生质特征。此形态作用于人时，会产生“心理心理”形形态，这种态，这种“心理心理”形态必需生活经验的积累，经形态必需生活经验的积累，经过联想和相象把形

3、浮现在脑海中，那是一种虚幻过联想和相象把形浮现在脑海中，那是一种虚幻的，不实的形，但是这个形经过个人主观的喜怒的，不实的形，但是这个形经过个人主观的喜怒哀乐联想所产生的形变化多端、色彩丰富，这与哀乐联想所产生的形变化多端、色彩丰富，这与生理上感觉到的形大异起趣。生理上感觉到的形大异起趣。仿生造型设计仿生造型设计仿生造型设计仿生造型设计仿生造型设计仿生造型设计-形态高度的简化性和概括性形态高度的简化性和概括性-形态丰富的联想性和想象性形态丰富的联想性和想象性-同一具象形态的抽象形态的多样性同一具象形态的抽象形态的多样性仿生造型设计抽象的仿生形态具有以下特征：抽象的仿生形态具有以下特征：2 2、功

4、能的仿生、功能的仿生 人们发现，动植物的某些方面的功能，实际人们发现，动植物的某些方面的功能，实际上远远超越了人类自身在此方面的科技成果。生上远远超越了人类自身在此方面的科技成果。生存在自然界中的各种各样的动植物能在各种恶劣存在自然界中的各种各样的动植物能在各种恶劣复杂的环境中生存与运动，这是因为其运动器官复杂的环境中生存与运动，这是因为其运动器官和形体与恶劣复杂环境斗争进化的结果。植物和和形体与恶劣复杂环境斗争进化的结果。植物和动物在几百万年的自然进化中，不仅完全适应自动物在几百万年的自然进化中，不仅完全适应自然，而且其进化程度接近完美。今天，我们生活然，而且其进化程度接近完美。今天，我们生

5、活在科学技术飞快发展的时代，学习和利用生物系在科学技术飞快发展的时代，学习和利用生物系统的优异结构和奇妙的功能，已经成为技术革新统的优异结构和奇妙的功能，已经成为技术革新和技术革命的一个新方向。和技术革命的一个新方向。仿生造型设计 根据蛙眼原理，科学家利用电子技术制成了雷根据蛙眼原理，科学家利用电子技术制成了雷达系统，能准确快速地识别目标。达系统，能准确快速地识别目标。仿生造型设计 根据萤火虫根据萤火虫100%100%的光能转化的光能转化效率原理，人类制成的冷光源，效率原理，人类制成的冷光源，发光效率提高十几倍，大大节约发光效率提高十几倍，大大节约了能量。了能量。仿狗鼻子嗅觉功能，人类造仿狗鼻

6、子嗅觉功能，人类造出了电子鼻可以检测出极其微量出了电子鼻可以检测出极其微量的有毒气体等等诸多令人惊叹的的有毒气体等等诸多令人惊叹的创造。创造。仿生造型设计 根据加重的翅痣蜻蜒根据加重的翅痣蜻蜒在高速飞行时安然无恙，在高速飞行时安然无恙，人们仿效其在飞机的两翼人们仿效其在飞机的两翼加上了平衡重锤，解决了加上了平衡重锤，解决了因高速飞行而引起振动的因高速飞行而引起振动的棘手问题；棘手问题；仿昆虫复眼的构造特仿昆虫复眼的构造特点，人类造出了大屏幕模点，人类造出了大屏幕模块化彩电和复眼照相机；块化彩电和复眼照相机；仿生造型设计3 3、结构和材料的仿生、结构和材料的仿生 随着仿生学的深入开展，人们不但从

7、外形、功随着仿生学的深入开展，人们不但从外形、功能去模仿生物，而且从生物奇特的结构和肌理中也能去模仿生物，而且从生物奇特的结构和肌理中也得到不少启发。人们在得到不少启发。人们在“仿生制造仿生制造”中不仅是师法中不仅是师法大自然，而且是学习与借鉴他们自身内秉的组织方大自然，而且是学习与借鉴他们自身内秉的组织方式与运行模式。式与运行模式。仿生造型设计 蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，每个小蜂房的底部由每个小蜂房的底部由 3 个相同的菱形组成，这些个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计算出来的菱形钝角结构与近代数学家精确计算出来的菱形钝角 1

8、09 28 和锐角和锐角 70 32 完全相同，是最节省材料的结完全相同，是最节省材料的结构，且容量大、极坚固，令许多专家赞叹不止。构，且容量大、极坚固，令许多专家赞叹不止。人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻、不易传导声和热，是建筑板，强度大、重量轻、不易传导声和热，是建筑及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的理想及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料。材料。仿生造型设计仿生造型设计仿生造型设计 鸟类的蛋具有如此大的承受力鸟类的蛋具有如此大的承受力,是与它特有的蛋是与它特有的蛋形曲线和科学的结构分不开的形曲线和科学的结构分

9、不开的.蛋的结构有蛋的结构有3层层,外层外层为表皮层为表皮层,又称闪光层又称闪光层,中层为海绵层中层为海绵层,内层为乳头层内层为乳头层,不同的鸟类具有不同的不同的鸟类具有不同的3层显微结构层显微结构.仿生造型设计 像鸡蛋那样的薄壳结构是如此的丰富像鸡蛋那样的薄壳结构是如此的丰富多彩而变化万干多彩而变化万干,有禽蛋有禽蛋,贝壳贝壳,蚌蚌,螺螺,蜗牛蜗牛,蟹蟹,鱼子鱼子,眼球眼球,头颅头颅,豆荚豆荚,种子种子,果核等等果核等等,它它们以最合理们以最合理,最自然最自然,最经济最经济,最有效最有效,最进步最进步,最优美的形式竞相媲美最优美的形式竞相媲美,争放异彩争放异彩.仿生造型设计 所有的柔性材料如

10、所有的柔性材料如藤藤,绳绳,索都具有极强的抗索都具有极强的抗拉特性拉特性,由柔性材料组成由柔性材料组成的建筑结构称为悬索结的建筑结构称为悬索结构构,它具有跨越大跨度的它具有跨越大跨度的能力能力,而且特别节省材料而且特别节省材料.蜘蛛网蜘蛛网就是自然界中的就是自然界中的悬索结构悬索结构.蜘蛛网能承受蜘蛛网能承受很大的力很大的力,有的蜘蛛网上有的蜘蛛网上放上一个啤酒瓶也不会放上一个啤酒瓶也不会掉下地掉下地.仿仿 生生4 4综合仿生设计综合仿生设计 在现代工业产品设计中，单在现代工业产品设计中，单纯地从形态、功能、结构或材料纯地从形态、功能、结构或材料的某一个方面来仿生是很少见的，的某一个方面来仿生

11、是很少见的，更多的是综合形态、功能、结构更多的是综合形态、功能、结构和材料的多个方面来进行仿生设和材料的多个方面来进行仿生设计，而且还从大自然的生存哲学计，而且还从大自然的生存哲学即和谐与共生的角度进行仿生设即和谐与共生的角度进行仿生设计，诸如绿色仿生设计，可持续计，诸如绿色仿生设计，可持续仿生设计等。仿生设计等。仿生造型设计形态形态功能功能结构结构材料材料生存哲学生存哲学仿生造型设计仿生学的研究方法和概念对汽车产品的提升和发展仿生学的研究方法和概念对汽车产品的提升和发展同样潜力巨大。同样潜力巨大。宝马集团董事宝马集团董事Burkhard GoschelBurkhard Goschel博士指出

12、：博士指出：“仿生学概念是对传统生产方式的丰富和补充。原材料和零部件可以通过与生物进化类似的原理得到改进提高。在我们身边有太多这样的例子：在追求轻量构架的过程中，我们发现重量轻也就意味着充沛的动力和更经济的油耗。于是，当代宝马5系和新3系在提高舒适性和安全性的基础上，车身重量较前一代却没有增长。实际上，当代宝马5系的车重反而减少了40多公斤。”仿生造型设计自然中空结构自然中空结构在自然界，我们发在自然界，我们发现很多高度复杂的中空现很多高度复杂的中空结构，重量保持最轻，结构，重量保持最轻，却有出色的韧性和强度，却有出色的韧性和强度，这些正是汽车生产需要这些正是汽车生产需要的特性。于是，鸟类的的

13、特性。于是，鸟类的羽毛骨质，螃蟹、蜘蛛羽毛骨质，螃蟹、蜘蛛等的壳就成为我们研究等的壳就成为我们研究自然界的原型。自然界的原型。仿生造型设计车身结构，就象哺乳动车身结构，就象哺乳动物的骨骼，支撑着体内物的骨骼，支撑着体内的其他部分。对于宝马的其他部分。对于宝马3 3系，车身重量约占整系，车身重量约占整车的车的20%20%，而人的骨骼，而人的骨骼占人体重的占人体重的18%18%。再以。再以马为例，马的骨骼与其马为例，马的骨骼与其总体重之比达到完美的总体重之比达到完美的710%710%，平衡的秘密就，平衡的秘密就在于马骨骼的结构和密在于马骨骼的结构和密度。度。总重量总重量/高负重组织结构高负重组织结

14、构以马为鉴的轻质技术以马为鉴的轻质技术仿生造型设计宝马的宝马的H2RH2R氢燃料汽车最高氢燃料汽车最高时速达时速达300.175300.175公里。无庸公里。无庸置疑，发挥到极至的空气动置疑，发挥到极至的空气动力学是实现这一高速的关键力学是实现这一高速的关键因素。宝马因素。宝马H2RH2R外型和设计外型和设计的灵感来自海豚和企鹅的低的灵感来自海豚和企鹅的低阻身材。圆鼓的前脸、收起阻身材。圆鼓的前脸、收起的尾部，极小的正锋面，成的尾部，极小的正锋面，成就了其就了其0.210.21的阻力系数。而的阻力系数。而球的阻力系数则是球的阻力系数则是0.500.50。鱼、海豚、企鹅鱼、海豚、企鹅流线品质的最佳化流线品质的最佳化仿生造型设计这正是宝马专家在汽车设计和材料选择中应用仿生学的这正是宝马专家在汽车设计和材料选择中应用仿生学的原因所在。原因所在。宝马宝马的专家很高兴可以循着大自然激发的灵感，通过应用仿的专家很高兴可以循着大自然激发的灵感，通过应用仿生学，扩展并推动汽车产品、工艺的传统设计理念，使生学，扩展并推动汽车产品、工艺的传统设计理念，使宝马宝马汽车更轻、更安全、更省油，同时更舒适、动感，继续汽车更轻、更安全、更省油，同时更舒适、动感，继续宝马宝马的纯粹驾驶乐趣。的纯粹驾驶乐趣。仿生造型设计仿生造型设计仿生造型设计