仿生設(shè)計(jì)形式

1、仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 1.1.形態(tài)的仿生形態(tài)的仿生 2.2.功能的仿生功能的仿生 3.3.結(jié)構(gòu)和材料的仿生結(jié)構(gòu)和材料的仿生 4.4.綜合仿生設(shè)計(jì)綜合仿生設(shè)計(jì)仿生造型設(shè)計(jì)三三 . .仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式1 1形態(tài)的仿生形態(tài)的仿生1.11.1具象形態(tài)的仿生具象形態(tài)的仿生 具象形態(tài)是透過眼睛構(gòu)造以生理的自然反應(yīng)，具象形態(tài)是透過眼睛構(gòu)造以生理的自然反應(yīng)，誠實(shí)地把外界之形映入眼睛膜刺激神經(jīng)后感覺到誠實(shí)地把外界之形映入眼睛膜刺激神經(jīng)后感覺到存在的形態(tài)。它比較逼真的再現(xiàn)事物的形態(tài)。由存在的形態(tài)。它比較逼真的再現(xiàn)事物的形態(tài)。由于具象形態(tài)具有很好的情趣性、可愛性、有機(jī)性、于具象形態(tài)具有很好的情趣性、可愛

2、性、有機(jī)性、親和性、自然性，人們普遍樂于接受，在玩具、親和性、自然性，人們普遍樂于接受，在玩具、工藝品、日用品應(yīng)用比較多。但由于其形態(tài)的復(fù)工藝品、日用品應(yīng)用比較多。但由于其形態(tài)的復(fù)雜性，很多工業(yè)產(chǎn)品不宜采用具象形態(tài)。雜性，很多工業(yè)產(chǎn)品不宜采用具象形態(tài)。仿生造型設(shè)計(jì)仿生造型設(shè)計(jì)仿生造型設(shè)計(jì)仿生造型設(shè)計(jì)仿生造型設(shè)計(jì)1.2 1.2 抽象形態(tài)的仿生抽象形態(tài)的仿生 抽象形態(tài)是用簡單的形體反映事物獨(dú)特的本抽象形態(tài)是用簡單的形體反映事物獨(dú)特的本質(zhì)特征。此形態(tài)作用于人時(shí)，會產(chǎn)生質(zhì)特征。此形態(tài)作用于人時(shí)，會產(chǎn)生“心理心理”形形態(tài)，這種態(tài)，這種“心理心理”形態(tài)必需生活經(jīng)驗(yàn)的積累，經(jīng)形態(tài)必需生活經(jīng)驗(yàn)的積累，經(jīng)過聯(lián)想

3、和相象把形浮現(xiàn)在腦海中，那是一種虛幻過聯(lián)想和相象把形浮現(xiàn)在腦海中，那是一種虛幻的，不實(shí)的形，但是這個(gè)形經(jīng)過個(gè)人主觀的喜怒的，不實(shí)的形，但是這個(gè)形經(jīng)過個(gè)人主觀的喜怒哀樂聯(lián)想所產(chǎn)生的形變化多端、色彩豐富，這與哀樂聯(lián)想所產(chǎn)生的形變化多端、色彩豐富，這與生理上感覺到的形大異起趣。生理上感覺到的形大異起趣。仿生造型設(shè)計(jì)仿生造型設(shè)計(jì)仿生造型設(shè)計(jì)仿生造型設(shè)計(jì)仿生造型設(shè)計(jì)仿生造型設(shè)計(jì)-形態(tài)高度的簡化性和概括性形態(tài)高度的簡化性和概括性-形態(tài)豐富的聯(lián)想性和想象性形態(tài)豐富的聯(lián)想性和想象性-同一具象形態(tài)的抽象形態(tài)的多樣性同一具象形態(tài)的抽象形態(tài)的多樣性仿生造型設(shè)計(jì)抽象的仿生形態(tài)具有以下特征：抽象的仿生形態(tài)具有以下特征：

4、2 2、功能的仿生、功能的仿生 人們發(fā)現(xiàn)，動植物的某些方面的功能，實(shí)際人們發(fā)現(xiàn)，動植物的某些方面的功能，實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了人類自身在此方面的科技成果。生上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了人類自身在此方面的科技成果。生存在自然界中的各種各樣的動植物能在各種惡劣存在自然界中的各種各樣的動植物能在各種惡劣復(fù)雜的環(huán)境中生存與運(yùn)動，這是因?yàn)槠溥\(yùn)動器官復(fù)雜的環(huán)境中生存與運(yùn)動，這是因?yàn)槠溥\(yùn)動器官和形體與惡劣復(fù)雜環(huán)境斗爭進(jìn)化的結(jié)果。植物和和形體與惡劣復(fù)雜環(huán)境斗爭進(jìn)化的結(jié)果。植物和動物在幾百萬年的自然進(jìn)化中，不僅完全適應(yīng)自動物在幾百萬年的自然進(jìn)化中，不僅完全適應(yīng)自然，而且其進(jìn)化程度接近完美。今天，我們生活然，而且其進(jìn)化程度接近完美。今

5、天，我們生活在科學(xué)技術(shù)飛快發(fā)展的時(shí)代，學(xué)習(xí)和利用生物系在科學(xué)技術(shù)飛快發(fā)展的時(shí)代，學(xué)習(xí)和利用生物系統(tǒng)的優(yōu)異結(jié)構(gòu)和奇妙的功能，已經(jīng)成為技術(shù)革新統(tǒng)的優(yōu)異結(jié)構(gòu)和奇妙的功能，已經(jīng)成為技術(shù)革新和技術(shù)革命的一個(gè)新方向。和技術(shù)革命的一個(gè)新方向。仿生造型設(shè)計(jì) 根據(jù)蛙眼原理，科學(xué)家利用電子技術(shù)制成了雷根據(jù)蛙眼原理，科學(xué)家利用電子技術(shù)制成了雷達(dá)系統(tǒng)，能準(zhǔn)確快速地識別目標(biāo)。達(dá)系統(tǒng)，能準(zhǔn)確快速地識別目標(biāo)。仿生造型設(shè)計(jì) 根據(jù)螢火蟲根據(jù)螢火蟲100%100%的光能轉(zhuǎn)化的光能轉(zhuǎn)化效率原理，人類制成的冷光源，效率原理，人類制成的冷光源，發(fā)光效率提高十幾倍，大大節(jié)約發(fā)光效率提高十幾倍，大大節(jié)約了能量。了能量。 仿狗鼻子嗅覺功能，

6、人類造仿狗鼻子嗅覺功能，人類造出了電子鼻可以檢測出極其微量出了電子鼻可以檢測出極其微量的有毒氣體等等諸多令人驚嘆的的有毒氣體等等諸多令人驚嘆的創(chuàng)造。創(chuàng)造。仿生造型設(shè)計(jì) 根據(jù)加重的翅痣蜻蜒根據(jù)加重的翅痣蜻蜒在高速飛行時(shí)安然無恙，在高速飛行時(shí)安然無恙，人們仿效其在飛機(jī)的兩翼人們仿效其在飛機(jī)的兩翼加上了平衡重錘，解決了加上了平衡重錘，解決了因高速飛行而引起振動的因高速飛行而引起振動的棘手問題；棘手問題； 仿昆蟲復(fù)眼的構(gòu)造特仿昆蟲復(fù)眼的構(gòu)造特點(diǎn)，人類造出了大屏幕模點(diǎn)，人類造出了大屏幕模塊化彩電和復(fù)眼照相機(jī)；塊化彩電和復(fù)眼照相機(jī)；仿生造型設(shè)計(jì)3 3、結(jié)構(gòu)和材料的仿生、結(jié)構(gòu)和材料的仿生 隨著仿生學(xué)的深入開

7、展，人們不但從外形、功隨著仿生學(xué)的深入開展，人們不但從外形、功能去模仿生物，而且從生物奇特的結(jié)構(gòu)和肌理中也能去模仿生物，而且從生物奇特的結(jié)構(gòu)和肌理中也得到不少啟發(fā)。人們在得到不少啟發(fā)。人們在“仿生制造仿生制造”中不僅是師法中不僅是師法大自然，而且是學(xué)習(xí)與借鑒他們自身內(nèi)秉的組織方大自然，而且是學(xué)習(xí)與借鑒他們自身內(nèi)秉的組織方式與運(yùn)行模式。式與運(yùn)行模式。 仿生造型設(shè)計(jì) 蜂巢由一個(gè)個(gè)排列整齊的六棱柱形小蜂房組蜂巢由一個(gè)個(gè)排列整齊的六棱柱形小蜂房組成，每個(gè)小蜂房的底部由成，每個(gè)小蜂房的底部由 3 個(gè)相同的菱形組成，個(gè)相同的菱形組成，這些結(jié)構(gòu)與近代數(shù)學(xué)家精確計(jì)算出來的菱形鈍角這些結(jié)構(gòu)與近代數(shù)學(xué)家精確計(jì)算出

8、來的菱形鈍角 109 28 和銳角和銳角 70 32 完全相同，是最節(jié)省完全相同，是最節(jié)省材料的結(jié)構(gòu)，且容量大、極堅(jiān)固，令許多專家贊材料的結(jié)構(gòu)，且容量大、極堅(jiān)固，令許多專家贊嘆不止。嘆不止。 人們仿其構(gòu)造用各種材料制成蜂巢式夾層結(jié)人們仿其構(gòu)造用各種材料制成蜂巢式夾層結(jié)構(gòu)板，強(qiáng)度大、重量輕、不易傳導(dǎo)聲和熱，是建構(gòu)板，強(qiáng)度大、重量輕、不易傳導(dǎo)聲和熱，是建筑及制造航天飛機(jī)、宇宙飛船、人造衛(wèi)星等的理筑及制造航天飛機(jī)、宇宙飛船、人造衛(wèi)星等的理想材料。想材料。 仿生造型設(shè)計(jì)仿生造型設(shè)計(jì)仿生造型設(shè)計(jì) 鳥類的蛋具有如此大的承受力鳥類的蛋具有如此大的承受力,是與它特有的蛋是與它特有的蛋形曲線和科學(xué)的結(jié)構(gòu)分不開的

9、形曲線和科學(xué)的結(jié)構(gòu)分不開的.蛋的結(jié)構(gòu)有蛋的結(jié)構(gòu)有3層層,外外層為表皮層層為表皮層,又稱閃光層又稱閃光層,中層為海綿層中層為海綿層,內(nèi)層為乳頭內(nèi)層為乳頭層層,不同的鳥類具有不同的不同的鳥類具有不同的3層顯微結(jié)構(gòu)層顯微結(jié)構(gòu). 仿生造型設(shè)計(jì) 像雞蛋那樣的薄殼結(jié)構(gòu)是如此的豐富像雞蛋那樣的薄殼結(jié)構(gòu)是如此的豐富多彩而變化萬干多彩而變化萬干,有禽蛋有禽蛋,貝殼貝殼,蚌蚌,螺螺,蝸牛蝸牛,蟹蟹,魚子魚子,眼球眼球,頭顱頭顱,豆莢豆莢,種子種子,果核等等果核等等,它它們以最合理們以最合理,最自然最自然,最經(jīng)濟(jì)最經(jīng)濟(jì),最有效最有效,最進(jìn)最進(jìn)步步,最優(yōu)美的形式競相媲美最優(yōu)美的形式競相媲美,爭放異彩爭放異彩.仿生造型

10、設(shè)計(jì) 所有的柔性材料如所有的柔性材料如藤藤,繩繩,索都具有極強(qiáng)的抗索都具有極強(qiáng)的抗拉特性拉特性,由柔性材料組成由柔性材料組成的建筑結(jié)構(gòu)稱為懸索結(jié)的建筑結(jié)構(gòu)稱為懸索結(jié)構(gòu)構(gòu),它具有跨越大跨度的它具有跨越大跨度的能力能力,而且特別節(jié)省材料而且特別節(jié)省材料.蜘蛛網(wǎng)蜘蛛網(wǎng)就是自然界中的就是自然界中的懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu).蜘蛛網(wǎng)能承受蜘蛛網(wǎng)能承受很大的力很大的力,有的蜘蛛網(wǎng)上有的蜘蛛網(wǎng)上放上一個(gè)啤酒瓶也不會放上一個(gè)啤酒瓶也不會掉下地掉下地. 仿仿 生生4 4綜合仿生設(shè)計(jì)綜合仿生設(shè)計(jì) 在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，單在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，單純地從形態(tài)、功能、結(jié)構(gòu)或材料純地從形態(tài)、功能、結(jié)構(gòu)或材料的某一個(gè)方面來仿生是很少

11、見的，的某一個(gè)方面來仿生是很少見的，更多的是綜合形態(tài)、功能、結(jié)構(gòu)更多的是綜合形態(tài)、功能、結(jié)構(gòu)和材料的多個(gè)方面來進(jìn)行仿生設(shè)和材料的多個(gè)方面來進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，而且還從大自然的生存哲學(xué)計(jì)，而且還從大自然的生存哲學(xué)即和諧與共生的角度進(jìn)行仿生設(shè)即和諧與共生的角度進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，諸如綠色仿生設(shè)計(jì)，可持續(xù)計(jì)，諸如綠色仿生設(shè)計(jì)，可持續(xù)仿生設(shè)計(jì)等。仿生設(shè)計(jì)等。 仿生造型設(shè)計(jì)形態(tài)形態(tài)功能功能結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)材料材料生存哲學(xué)生存哲學(xué)仿生造型設(shè)計(jì)仿生學(xué)的研究方法和概念對汽車產(chǎn)品的提升和發(fā)展仿生學(xué)的研究方法和概念對汽車產(chǎn)品的提升和發(fā)展同樣潛力巨大。同樣潛力巨大。寶馬集團(tuán)董事寶馬集團(tuán)董事Burkhard GoschelBurkhar

12、d Goschel博士指出：博士指出：“仿生學(xué)概念是對傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的豐富和補(bǔ)充。原材料和零部件可以通過與生物進(jìn)化類似的原理得到改進(jìn)提高。在我們身邊有太多這樣的例子：在追求輕量構(gòu)架的過程中，我們發(fā)現(xiàn)重量輕也就意味著充沛的動力和更經(jīng)濟(jì)的油耗。于是，當(dāng)代寶馬5系和新3系在提高舒適性和安全性的基礎(chǔ)上，車身重量較前一代卻沒有增長。實(shí)際上，當(dāng)代寶馬5系的車重反而減少了40多公斤。”仿生造型設(shè)計(jì)自然中空結(jié)構(gòu)自然中空結(jié)構(gòu)在自然界，我們發(fā)在自然界，我們發(fā)現(xiàn)很多高度復(fù)雜的中空現(xiàn)很多高度復(fù)雜的中空結(jié)構(gòu)，重量保持最輕，結(jié)構(gòu)，重量保持最輕，卻有出色的韌性和強(qiáng)度卻有出色的韌性和強(qiáng)度，這些正是汽車生產(chǎn)需，這些正是汽車生產(chǎn)需

13、要的特性。于是，鳥類要的特性。于是，鳥類的羽毛骨質(zhì)，螃蟹、蜘的羽毛骨質(zhì)，螃蟹、蜘蛛等的殼就成為我們研蛛等的殼就成為我們研究自然界的原型。究自然界的原型。仿生造型設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)，就象哺乳動車身結(jié)構(gòu)，就象哺乳動物的骨骼，支撐著體內(nèi)物的骨骼，支撐著體內(nèi)的其他部分。對于寶馬的其他部分。對于寶馬3 3系，車身重量約占整系，車身重量約占整車的車的20%20%，而人的骨骼，而人的骨骼占人體重的占人體重的18%18%。再以。再以馬為例，馬的骨骼與其馬為例，馬的骨骼與其總體重之比達(dá)到完美的總體重之比達(dá)到完美的710%710%，平衡的秘密就，平衡的秘密就在于馬骨骼的結(jié)構(gòu)和密在于馬骨骼的結(jié)構(gòu)和密度。度?？傊亓靠傊亓?

14、 /高負(fù)重組織結(jié)構(gòu)高負(fù)重組織結(jié)構(gòu)以馬為鑒的輕質(zhì)技術(shù)以馬為鑒的輕質(zhì)技術(shù)仿生造型設(shè)計(jì)寶馬的寶馬的H2RH2R氫燃料汽車最高氫燃料汽車最高時(shí)速達(dá)時(shí)速達(dá)300.175300.175公里。無庸公里。無庸置疑，發(fā)揮到極至的空氣動置疑，發(fā)揮到極至的空氣動力學(xué)是實(shí)現(xiàn)這一高速的關(guān)鍵力學(xué)是實(shí)現(xiàn)這一高速的關(guān)鍵因素。寶馬因素。寶馬H2RH2R外型和設(shè)計(jì)外型和設(shè)計(jì)的靈感來自海豚和企鵝的低的靈感來自海豚和企鵝的低阻身材。圓鼓的前臉、收起阻身材。圓鼓的前臉、收起的尾部，極小的正鋒面，成的尾部，極小的正鋒面，成就了其就了其0.210.21的阻力系數(shù)。而的阻力系數(shù)。而球的阻力系數(shù)則是球的阻力系數(shù)則是0.500.50。魚、海豚、企鵝魚、海豚、企鵝流線品質(zhì)的最佳化流線品質(zhì)的最佳化仿生造型設(shè)計(jì)這正是寶馬專家在汽車設(shè)計(jì)和材料選擇中應(yīng)用仿生學(xué)的這