本文件为仿生材料、仿生结构、仿生表面、仿生构件以及仿生制造技术的开发提供了框架。本文件详细阐述了生物系统的原理,并特别阐述了生物原型材料、结构、表面、构件的性能,以及为仿生方法提供动机和原因的制造技术。同时,本文件详细说明了基于对生物系统进行分析的类比、提取方法。基于仿生材料、结构、表面、构件和制造技术的几个范例来描述从生物到技术的转化过程。本文件描述了能体现仿生材料属性特征的测量方法和参数,为关于仿生材料、结构、表面、构件及其工程中的相关制造技术提供信息支撑。本文件还涉及了由材料、结构、表面、构件的基础开发而引出的仿生学子领域,以及随之而来的相关制造技术中更为宽泛的创新。本文件为所有开发、设计、制备或应用仿生材料、结构、表面、构件及其制造技术的人员提供了指导和支持。
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本文件对仿生学领域进行了分类和定义,对许多仿生学术语进行了描述,为科学、产业和教育界的仿生学术语提供了框架。同时,给出了从新思想开发到将仿生学方法应用到仿生产品过程的描述。本文件还阐述了仿生学作为一种创新方法或可持续发展策略的潜力和局限性。此外,本文件概述了仿生学在不同领域的应用,并描述了仿生学研发方法与经典研发形式的区别。如果一个技术系统是按照本文件进行开发的,那么它可以被称为“仿生”系统。本文件为仿生应用提供了合理的框架,旨在为仿生学领域工作的科学家和工程师提供一种通用的语言,为想要了解仿生学开发过程,并希望将仿生学方法应用到工作中的开发、设计人员和用户提供指导和支持。任何与自然界创造的生物学系统足够相似,并可用于其技术等价物开发的目标技术系统,均适用于本文件。
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本标准指出了仿生结构优化方法的功能和范围。这些方法涉及的是静载荷及疲劳载荷条件下的线性结构问题。本标准中描述的方法均有示例进行说明。
依据自然生长的生物模型和通过利用技术性部件有限元法(FEM)优化方法,基于计算机的仿生优化工具包括计算机辅助优化(CAO)、软区域清除(SKO)和计算机辅助内部优化(CAIO)。这些方法的目的在于能够减轻部件重量或增强部件能力及延长部件使用期,以实现优化材料应用。
此外,本标准还描述了一个更简单快捷的“拉伸三角形法”。仿生优化法应用范围广泛,加之更易于理解和使用,使得用户在设计过程的早期即可实施部件优化。
本标准的目的是让用户熟知仿生优化方法可作为有效工具来延长部件的使用期、减少部件重量,并促进这些方法的广泛使用以支持可持续发展。
本标准不仅为设计者、开发人员、工程师及技术人员,也为那些被赋予设计和评估载荷结构任务的人员所拟定。
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