免费论文：松子壳的结构、力学与理论模拟研究

　　　人类的每一次创造、每一次进步，总是对事物结构的完美程度与其性能的优异程度的要求会变得更为苛刻。而大自然的动物和植物在经过四十五亿年的演变，其生物结构与功能性能在整体与局部上达到了近乎完美的统一。本论文以松子壳为研究对象，以揭示松子壳的内部物理结构与力学性能之间的关系为研究目标，为轻质高强复合材料的仿生制备提供思路。　　　本论文通过对松子壳的物理结构进行一系列的的物理表征实验，发现了松子壳内部物理结构的三级有序结构：多层状结构、蜂巢结构和管道结构；以及构成松子壳内部物理结构的最小单位为六棱柱。受其微纳米级结构的影响，通过一系列纳米力学测试实验发现，松子壳在力学性能上拥有两种不同的体现。基于对松子壳内部物理结构的表征以及其力学性能表征的结构，利用有限元分析软件结构所建立的松子壳模型进行大量的模拟研究发现，生物材料的力学性能主要和组成生物材料的材料分子和生物材料的物理结构有关。　　　结合实验所得的实验结构，在进一步分析与讨论中，我们得出了一些相关结构：组成生物材料结构的材料分子的力学性能越好，在宏观层面上的力学性能体现就越好；而生物材料的结构不同，由于每种结构的增韧机制不一样，则其力学性能也存在着差异；最后一般来讲，生物材料的物理结构越复杂，则其力学性能越优异。　　　本论文通过对松子壳课题研究的反思与展望，对类似课题的研究有了进一步思路。在未来，多结构的统一与力学性能的关系将可能成为仿生学中另一研究热点。

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