仿生冲击挤密钻头的研究
仿生学的作文
仿生学的作文仿生学的作文(15篇)在日常的学习、工作、生活中，大家总少不了接触作文吧，写作文是培养人们的观察力、联想力、想象力、思考力和记忆力的重要手段。
相信许多人会觉得作文很难写吧，以下是店铺整理的仿生学的作文，仅供参考，大家一起来看看吧。
仿生学的作文1大自然真奇妙，只要你细心观察，就会发现自然界的奇妙之处。
科学家就根据动物的特殊功能，受到了极大的启发，发明了许多对人类有用的事物。
像电器、武器等。
这就叫做：“仿生学”古时候，鲁班有一次上山，被一种带齿的草给拉伤了，于是，鲁班发明了锯。
科学家们看见鲸鱼那么大，可也觉得不快，再加上头是圆的，更说明了游不快，科学家们就纳闷了，后来，科学家们就发现了玄机，原来鲸鱼的两侧有流行线似的长长地细纹使它游动的过程中受到的阻力最小！科学家根据这一点就发明了现在的潜水艇。
看了这些我倍受启发。
我想长大后，我要根据老鼠发明一只电子战斗鼠，让我一个人来操纵它！另外，我还要给这只电子战斗鼠装上超声波、加重炮、红外线等一些尖端设备。
我憧想着，我要努力学习，长大后一定会造出来！仿生学的作文2在第二次世界大战时，美国是杀伤其它国家人数最多的。
为什么同样是最先进的武器，美国杀伤的人数最多呢？原来，美国从甲虫身上得到启示，发明了二元化武器。
气步甲炮虫自卫时，可喷射出具有恶臭的高温液体“炮弹”，以迷惑、刺激和惊吓敌人。
这种“炮弹”还有很大的毒性，不小心碰上一丁点儿，也会致命的。
科学家将气步甲炮虫解剖后发现气步甲炮虫体内有3个小室，分别储有二元酚溶液、双氧水和生物酶。
二元酶和双氧流到第三小室与生物酶混合发生化学反应，瞬间就变成温度达100℃的高温的毒液，并迅速射出毒死敌人。
美国军事专家受气步炮虫的启示发明研制了先进的二元化武器。
这种武器将两种或多种能产生毒剂的化学物质分在两个隔开的容器中，炮弹发射后隔膜破裂，两种毒剂中间体在弹体飞行的8—10秒内混合并发生反应，在达到目标瞬间生成致命的毒剂以杀伤敌人。
浅议仿生学原理在机械设计领域中的应用
２ ． 仿生学原理在机械设计领域中的具体应用分析
２ ． １ 触土机械 的设计 （ １ ） 钻头 在钻探 工作中， 经常会遇 到钻头泥 包问题 吉林大 学正在 研 究设 计一种仿生钻头 ， 这种钻头 的体表面仿造穿 山甲背部 鳞片的分布 形式， 钻头 的切 削齿仿 造穿山甲的爪趾 形状 ， 以达 到在泥质岩 中钻 进时
一
达、 声纳 、 人 工肚器、 自 动 控制器、 自动导 航器等 多个科学研 究领域中 可 以说 ， 其在机 械设 计领域 的发展 中所起 到的作用越来 越突出， 科 技地 位越 来越重要。 现本文主要 研究了其 在机械设 计领域 中的具体应用 。 １ ． 仿生 学原 理 １ ． １ 外 形仿生 外 形仿生作为 一种最 常见的设 计方法 ， 在 建筑 和新 材料 的设 计 中 得 到广泛应 用 ， 同样也可应 用于机械 设计。 蝼蛄 、 小家 鼠等动物具 有优 良的挖 掘功能 。 研 究发现 这几 种动物 挖 掘足 的爪 趾内轮廓 线大 多是变 曲率 曲线 ， 如 穿山甲爪趾 的爪 尖是一 面为斜面的 圆锥 楔形 ， 爪尖 顶端 圆 钝， 楔 面能分 散 土壤压 力， 减 小触 土面积 ， 从 而降低 土壤 阻力， 使爪 趾
科举论坛 ｉ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ｆ Ｏ Ｒ Ｕ Ｍ
浅议仿生学原理在机械设计领域中的应用
张守权 黑龙江建筑职业技术学院 黑龙江哈尔滨
１ ５ ０ ０ ２ ５
【 摘要 】 近年来 ， 随着生物科仿生学的不断发展 ， 仿生技 术在很 多 工 的较高强度 。 有鉴于此 ， 现 在人们通过 以下二种途 径来实现 整合涂层 ： 程领域 都得 到了 广泛应 用。 所谓仿生学， 就是指通过研 究不同生物 的生物 是有效排 列分子 ， 使其 呈Ｄ Ｎ Ａ螺旋结 构 ， 达到 较高的机 械强度 ， 二是 特性， 来分析其结构、 功 能和原理 ， 并将这 些结构、 功能和原理应 用在 工 采 用不 同的材 料组合成 整合涂 层， 从 而具 有更高 的机 械强度 和摩擦 性 程技 术设备 的设计与 研 发中 ， 从 而提 高工程技 术设备的整体・ Ｐ － － Ａ ￣ ， 的一种科 能 。 学。 本文主要探讨 了 其在机械设计领域的应 用。 文章重点分析了 机械仿生设 １ ． ３ 功 能仿生 计中的基本 内容， 并对仿生学原理在机 械设计领域 中的实际应 用做 出简 要 功 能仿生的 Ｉ Ｂ 的是使人 造的机 械具 有或能够 部分实现 高级动物 丰 论 述。 富 的功能 ， 如思维 、 感知 、 运动 、 操 作等， 这在智能 机器人的研究 中具 有 Ｉ 关键词 】 仿生学； 科学原理 ； 机械设计； 应用 重大意义 。 目 前在 工业领域中应 用的机 器人以焊接 、 装配 、 喷涂 、 搬 运等 工作为主， 其共 同特征是 作业方式单一、 缺乏变化 。 但是随着社会发展 ， 仿生学是 指模仿生物建造 技术装 置的科学 ， 它是一 门集生物学 、 工 机 器人 需要在 更加 宽泛的领 域得 到应用 。 除了进行生 产之外 ， 生活、 娱 程学 和数学 为一体 的现代 边缘性科 学。 仿生学的应用 已经有一定时 间， 乐 和享 受对 于人类来 说同样 不可缺 少， 活 动方式 和 身体结 构酷 似动 物 并且 已经取得 了非常大的成就 ， 最典 型的例子莫过于通 过分析鸟类的飞 的仿生 机器人将 在这方面大 显身手 ， 如 防灾救援 和教育娱 乐等。 对人的 行原 理而 进行的飞 机发 明。 近年来 ， 仿生学更是应 用在 智能机 器人 、 雷 独 特思 维功能的仿生是 仿生机 器人领 域的最高 目 标。
防渗墙冲击钻机工作原理
防渗墙冲击钻机工作原理一、引言防渗墙冲击钻机是一种常用于土木工程中的机械设备，用于构建防渗墙。
本文将详细讨论该机器的工作原理，探讨其在防渗墙工程中的应用。
二、原理概述防渗墙冲击钻机是一种利用冲孔方式进行施工的机械设备。
其原理是通过对地面或深层土壤进行冲击，使土壤发生松动与位移，形成一道具有阻挡渗水能力的墙体。
三、工作流程防渗墙冲击钻机的工作流程主要包括以下几个步骤：1. 地面准备工作在施工前，需要进行地面准备工作，包括清理施工区域、标定墙体位置等。
2. 钻杆安装与固定将钻杆逐节连接，并通过机器上的夹具固定。
保证钻杆的稳定性，以便能够顺利地进行冲击工作。
3. 冲击钻进通过钻机的液压系统和机械运动系统，将钻杆带动钻头进行冲击钻进。
冲击钻进的过程中，钻头会连续地冲击土壤，使土壤产生位移和松动。
4. 钻眼清理与墙体形成钻进完成后，需要对钻眼进行清理，以将松动的土壤清除。
随后，可以进一步钻杆安装，形成一道连续的防渗墙体。
5. 施工结束完成所需长度的防渗墙施工后，进行钻杆的拆解与机器清理。
四、设备结构与关键部件防渗墙冲击钻机主要由以下几个部分组成：1. 机床机床是整个设备的主体，承载和支撑着其他部件。
它具有足够的强度和稳定性，以应对冲击时产生的巨大力量。
2. 液压系统液压系统负责驱动钻杆的冲击运动。
通过提供高压液体力量，使得钻头能够以高速进行冲击。
3. 钻杆与钻头钻杆是实现钻孔和冲击的关键部件，负责将冲击力传递给土壤。
而钻头则是与土壤直接接触的部分，通过对土壤的冲击使其松动。
4. 固定夹具固定夹具用于固定钻杆，保证其稳定性。
它需要具备足够的力量和可靠性，以应对钻进时产生的反作用力。
五、工作特点与优势防渗墙冲击钻机具有以下工作特点与优势：1.高效性：冲击钻进速度快，能够快速形成防渗墙体，提高施工效率。
2.灵活性：钻机可以适应不同地质条件，如各种土层和岩层，灵活调整冲击参数。
3.可靠性：冲击钻机结构稳定，机械运动系统精确，保证施工质量和墙体的稳定性。
可伸缩仿生聚晶金刚石复合片钻头
文章编号：1000 − 7393(2023)03 − 0296 − 11 DOI: 10.13639/j.odpt.202303056可伸缩仿生聚晶金刚石复合片钻头袁若飞 吴泽兵 张文溪西安石油大学机械工程学院引用格式：袁若飞，吴泽兵，张文溪. 可伸缩仿生聚晶金刚石复合片钻头［J ］. 石油钻采工艺，2023，45（3）：296-306.摘要：针对现有PDC 钻头不易吃入硬岩、出现黏滞滑动等问题，基于仿生相似原理，以鼹鼠爪趾和鲨鱼牙齿为仿生原型，结合双级钻头和复合钻头的优势，设计出一种可伸缩仿生PDC 钻头。
使用数值模拟方法，对比了仿生PDC 齿与普通齿的破岩切削力与机械比能、可伸缩仿生PDC 钻头和普通PDC 钻头的进尺和反扭距；为便于后续伸缩结构设计，采用Box-Behnken 法对钻压、转速、伸缩长度及破岩量和扭矩参数进行了多因素有限元仿真试验；建立了参数之间的二次回归数学模型，并分析了上述参数之间的关系。
结果表明，仿生PDC 齿相较普通齿更容易达到岩石的破碎极限，在破岩过程中的机械比能和切削力分别减少约19%和12.7%，有效提升了破岩效率；可伸缩仿生PDC 钻头相比普通PDC 钻头，在破岩过程中的进尺增加1.25倍，钻速提升21%，受到岩石的反扭矩减少33%，能有效缓解钻头产生黏滞滑动的问题。
通过数值模拟对所得到的二次回归模型预测结果进行验证，发现两者之间的平均误差不超过6%，研究结果为后续现场试验及伸缩结构的优化设计提供理论支撑。
关键词：钻头；黏滞滑动；可伸缩仿生PDC 钻头；数值模拟；机械比能；Box-Behnken 法；二次回归中图分类号：TE921.1 文献标识码： AScalable biomimetic polycrystalline diamond compact bitYUAN Ruofei, WU Zebing, ZHANG WenxiSchool of Mechanical Engineering , Xi’an Shiyou University , Xi’an 710065, Shaanxi , ChinaCitation: YUAN Ruofei, WU Zebing, ZHANG Wenxi. Scalable biomimetic polycrystalline diamond compact bit ［J ］. Oil Drilling & Production Technology, 2023, 45(3): 296-306.Abstract: In response to the challenges of existing PDC (Polycrystalline Diamond Compact) drill bits, such as difficulty in drilling hard rocks and encountering sticking and sliding issues, a novel approach is taken based on biomimicry principles. Inspired by the digging mechanisms of mole claws and the cutting efficiency of shark teeth, a scalable biomimetic PDC drill bit was designed by combining the advantages of dual-stage and composite drill bits. By using numerical simulation methods, a comparative analysis was performed between biomimetic PDC teeth and conventional teeth in terms of rock cutting forces and mechanical specific energy, as well as an analysis on drilling progress and reaction torque between the scalable biomimetic PDC drill bit and conventional PDC drill bit. To facilitate subsequent design of the scalable structure, by using Box-Behnken method, a multi-factor finite element simulation experiment was performed on parameters such as drilling pressure, rotational speed, scalable length, rock removal volume, and torque.And quadratic regression mathematical models were established to capture the relationships among these parameters. The results show that biomimetic PDC teeth achieve higher efficiency in rock fragmentation compared to conventional teeth, with reductions of基金项目: 陕西省重点研发计划“基于深度学习的智能送钻系统目标钻压实时获取及控制优化”(编号：2022KW-10)。
ＰＤＣ_钻头复合冲击钻进动力学研究
２０２３年第５２卷第５期第１２页石油矿场机械犗犐犔 犉犐犈犔犇 犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０２３，５２（５）：１２ ２０文章编号：１００１ ３４８２（２０２３）０５ ００１２ ０９犘犇犆钻头复合冲击钻进动力学研究邓银江１，郭正伟１，魏秦文１，程泽正１，向荣洵２（１．重庆科技学院，重庆４０１３３１；２．重庆青山工业有限责任公司，重庆４０２７７６）摘要：深部地层的环境温度高，岩石硬度大、研磨性强。
采用ＰＤＣ钻头常规钻井方式，钻头的破岩效率低、机械钻速慢。
介绍了１种轴扭复合冲击破岩工具的结构和工作原理。
建立ＰＤＣ钻头破岩理论模型和数值分析模型，并进行对比分析，得出了常规钻进和轴扭复合冲击钻进过程中ＰＤＣ钻头的运动轨迹和岩石破碎过程应力变化规律。
分析发现，复合冲击作用下岩石裂纹发生快，更容易产生体积破碎，岩石表面能够形成连续均匀的破碎坑，相比常规钻进能够提速３０％左右。
该研究为轴扭复合冲击破岩提供了理论依据，对深井油气田开发具有重要意义。
关键词：ＰＤＣ钻头；复合冲击工具；动力学中图分类号：ＴＥ９２１．１０７ 文献标识码：Ａ 犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ３４８２．２０２３．０５．００２犛狋狌犱狔狅狀犘犇犆犅犻狋犆狅犿狆狅狌狀犱犐犿狆犪犮狋犇狉犻犾犾犻狀犵犇狔狀犪犿犻犮狊ＤＥＮＧＹｉｎｊｉａｎｇ，ＧＵＯＺｈｅｎｇｗｅｉ，ＷＥＩＱｉｎｗｅｎ，ＣＨＥＮＧＺｅｚｈｅｎｇ，ＸＩＡＮＧＲｏｎｇｘｕｎ（１．犆犺狅狀犵狇犻狀犵犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犆犺狅狀犵狇犻狀犵４０１３３１，犆犺犻狀犪；２．犆犺狅狀犵狇犻狀犵犜狊犻狀犵狊犺犪狀犐狀犱狌狊狋狉犻犪犾犆狅．，犔狋犱．，犆犺狅狀犵狇犻狀犵４０２７７６，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：ＴｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｄｅｅｐｐｕｍｐｉｎｇｗｅｌｌｓｉｎＳｈｅｎｇｌｉＯｉｌｆｉｅｌｄｈａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｎｕａｌｌｙ，ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｐｕｍｐｗｏｒｋｏｖｅｒｐｅｒｉｏｄｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｈｏｒｔ．Ｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｓｉｓｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｏｆｔｈｅｐｕｍｐ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｄｅｅｐｓｕｃｋｅｒｒｏｄｐｕｍｐ，ｔｈｅｌｅａｋａｇｅｏｆｔｈｅａｍｂｉ ｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｔｈｅｄｅｅｐｅｒｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｉｓｈｉｇｈａｎｄｔｈｅｒｏｃｋｉｓｈａｒｄａｎｄａｂｒａｓｉｖｅ．Ｔｈｅｃｏｎｖｅｎ ｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｕｓｉｎｇＰＤＣｂｉｔｈａｓｌｏｗｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄａｓｌｏｗｍｅｃｈａｎｉｃａｌｄｒｉｌｌ ｉｎｇｒａｔｅ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆａｎａｘｉａｌｔｏｒｓｉｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｍｐａｃｔｔｏｏｌｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｆｏｒＰＤＣｂｉｔｂｒｅａｋｉｎｇｒｏｃｋｗｅｒｅｅｓｔａｂ ｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄａｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｆＰＤＣｂｉｔａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｓｓｖａｒｉａｔｉｏｎｌａｗｏｆｔｈｅｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｄｕｒｉｎｇｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇａｎｄａｘｉａｌｔｏｒｓｉｏｎａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｍｐａｃｔｄｒｉｌｌｉｎｇ．Ｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｍｐａｃｔ，ｒｏｃｋｃｒａｃｋｉｎｇｏｃｃｕｒｓｑｕｉｃｋｌｙａｎｄｖｏｌｕｍｅｃｒｕｓｈｉｎｇｉｓｍｏｒｅｌｉｋｅｌｙｔｏｏｃｃｕｒ，ａｎｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｃｒａｔｅｒｓｃａｎｂｅｆｏｒｍｅｄｏｎｔｈｅｒｏｃｋｓｕｒｆａｃｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｓｐｅｅｄｂｙａｂｏｕｔ３０％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇ．Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｐｒｏｖｉｄｅｓａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒａｘｉａｌ ｔｏｒｓｉｏｎａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｍｐａｃｔｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｄｅｅｐ ｗｅｌｌｏｉｌａｎｄｇａｓｆｉｅｌｄｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ＰＤＣｂｉｔ；ａｘｉａｌｔｏｒｓｉｏｎａｌｉｍｐａｃｔｔｏｏｌ；ｄｙｎａｍｉｃｓ 收稿日期：２０２３ ０３ １６ 基金项目：重庆市自然科学基金项目“异形单牙轮钻头破岩机理研究”（ＣＳＴＣ２０２０ＪＣＹＪ ＭＳＸＭＸ０１６９）；重庆市自然科学基金项目“气体钻井钻具传动主轴动力学建模与安全控制研究”（ＣＳＴＣ２０２０ＪＣＹＪ ＭＳＸＭＸ０４１２）；重庆市教委科学技术研究项目“深井硬岩地层异形单牙轮钻头结构与性能关系研究”（ＫＪＱＮ２０２１０１５０４）。
钻头与钻削研究的历史、现状与发展趋势
钻头与钻削研究的历史、现状与发展趋势钻头与钻削研究的历史、现状与发展趋势人类认识和使用钻头的历史可以上溯到史前时代。
燧人氏“钻木取火”所使用的石钻，可以看作最原始的钻头。
现代工业加工中广泛使用的麻花钻(俗称钻头)，是一种形状复杂的实工件孔加工刀具，诞生于一百多年前。
现在，全世界每年消耗的各类钻头数以亿计。
据统计，在美国的汽车制造业，机械加工中钻孔工序的比重约占50%；而在飞机制造业，钻孔工序所占的比重则更高。
尽管钻头的使用如此广泛，但众所周知，钻削加工也是最复杂的机械加工方法之一。
正因为如此，人们一直致力于钻头的改进和钻削过程的研究。
本文根据所能得到的英文文献资料，对两沟槽麻花钻的有关技术问题及钻削研究的历史、现状和发展趋势进行综述。
近几十年来，人们关于钻头和钻削的研究除了钻头制作材料的改进以外，主要集中在以下五个方面：①钻头数学模型和几何设计研究：包括螺旋沟槽、后刀面、主刃和横刃数学模型的建立，横向截形与钻尖结构参数的优化，切削角度（分布）的.计算与控制，钻头结构的静态和动态特性分析，钻尖几何形状与切削和排屑性能关系的研究。
②钻头制造方法研究：包括钻头几何参数与后刀面刃磨参数之间关系的建立与优化，钻头制造精度和刃磨质量的评价与制造误差的测控，钻头螺旋沟槽加工工具截形的设计计算，钻头加工设备特别是数控磨床与加工软件的开发等。
③钻削过程与钻削质量研究：包括影响钻削过程的各种因素及出现的各种物理现象的分析、建模与监控（如钻削力、切削刃应力和温度分布的测量、建模和预报）；钻头磨损、破损机理与钻头寿命的研究；钻头的变形、偏斜、入钻时的打滑和钻尖摆动现象的研究；钻削工艺（如振动钻削、高速钻削、深孔钻削、钻削过程的稳定性等）与钻削质量（孔的位置精度、直线度、表面粗糙度、圆柱度、直径、孔口毛刺等）的研究。
④钻削机理与各种高性能钻头（如群钻、枪钻、干切削钻头、微孔、深孔钻头、长钻头、可转位钻头、合成材料加工用钻头、木工钻头、多螺旋槽钻头等）的研究。
十大人类发明动物仿生技术
十大人类发明动物仿生技术美国《心理绒毛》杂志报道，从古至今，人类一直在从大自然吸取灵感。
维可牢尼龙搭扣即是研究人员受野蓟钩刺启发开发出来的，而第一代道路反射镜也是模仿猫眼结构制造的。
今天，模仿大自然的科学(即生体模仿学)已成为一个产值达十亿美元的行业。
以下是我们人类从动物王国“偷学”的十大技术。
1. 塑料涂层(偷学对象：鲨鱼)基于鲨鱼皮开发出的一种塑料涂层，目前正在医院患者接触频率最高的一些地方进行实验细菌感染恐怕是最令医院头疼的一件事，无论医生和护士洗手的频率有多高，他们仍不断将细菌和病毒从一个患者传到另一个患者身上，尽管不是故意的。
事实上，美国每年有多达10万人死于他们在医院感染的细菌疾病。
但是，鲨鱼却可以让自己的身体长久保持清洁——长达一亿多年。
如今，正是由于鲨鱼这一特性，细菌感染可能会重蹈恐龙的覆辙——从地球上彻底消失。
与其他大型海洋动物不同，鲨鱼身体不会积聚黏液、水藻和藤壶。
这一现象给工程师托尼·布伦南(Tony Brennan)带来了无穷灵感，在2003年最早了解到鲨鱼的特性以后，他多年来一直在尝试为美国海军舰艇设计更能有效预防藤壶的涂层。
在对鲨鱼皮展开进一步研究以后，他发现鲨鱼整个身体覆盖着一层层凹凸不平的小鳞甲，就像是一层由小牙织成的毯子。
黏液、水藻在鲨鱼身上失去了立足之地，而这样一来，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌这样的细菌也就没有了栖身之所。
一家叫Sharklet的公司对布伦南的研究很感兴趣，开始探索如何用鲨鱼皮开发一种排斥细菌的涂层材料。
今天，该公司基于鲨鱼皮开发出一种塑料涂层，目前正在医院患者接触频率最高的一些地方进行实验，比如开关、监控器和把手。
迄今为止，这种技术看上去确实可以赶走细菌。
Sharklet公司还有更宏伟的目标：下一步是开发一种可以消除另一个常见感染源——尿液管——的塑料涂层。
2. 音波手杖(偷学对象：蝙蝠)音波手杖这听上去就像一个糟糕玩笑的开头：一位大脑专家、一位生物学家和一位工程师走进了同一家餐厅。
国内外仿生技术的研究进展与发展趋势.doc
国内外仿生技术的研究进展与发展趋势摘要：生物经过进化已经很好的适应特定的环境，人类通过向它们学习可以解决特定的问题。
本文阐述了近些年来仿生学在多个领域的研究进展：通过观察分析某些动物的特定部位的结构，设计出了更加耐用，阻力更小的刀具，无痛注射的针头，水下游动机器人等；通过分析生物体的某些方面的特定功能，设计出了更加有效的中药提取技术，可以帮助盲人通过假眼辨别实物和帮助残疾人获得触觉感知的设备等；通过观察某些生物表皮材料的某些功能，设计出了超疏水太阳能电池表面。
对比近些年对仿生技术的研究进展总结了未来仿生技术的发展趋势：专业化，广泛化，智能化，科学化。
关键词：仿生技术,仿生现状,应用领域,发展趋势中图分类号：文献标识码：文章编号：0 引言地球上的生物从无到有，从简单到复杂，经过上亿年的演变进化早已适应了地球上各种各样的环境。
人类要改造特定自然环境，就必须要向早已适应相应自然环境的生物学习。
仿生学是模仿生物的科学，把生物学和其他学科像机械，建筑，医疗等结合起来的一门综合性的边缘科学[1]。
目前国内外研究仿生的方向大致分为：结构仿生，功能仿生，材料仿生，控制仿生等[2]。
自上世纪60年代初仿生学诞生以来仿生学在军事，工业，农业等领域得到广泛的应用[3]。
但是到了上世纪后期却出现了停滞现象，主观原因是由于各种现代技术的出现，人类开始对自身的能力出现一种满足感，逐渐忘记了那些比我们更能适应地球环境的生命。
客观原因是当时的技术能力还是有很大的局限性，人们虽然能观察到生物体的神奇功能却缺少必要的手段去观察和破译生物适应环境的奥秘[4]。
到了21世纪人们开始使用高速相机技术，核磁共振技术，传感器技术，等技术去观测分析生物体运作方式，仿生技术再次引起了人们的重视。
1992年机械工业部批准在吉林大学建立地面机械仿生技术部门开放研究实验室，该实验室在2000年经教育部批准成为国内唯一一个从事仿生研的国家重点实验室[5]。
钻孔灌注桩冲击钻成孔施工要点简析
钻孔灌注桩冲击钻成孔施工要点简析本文将结合笔者工程实践详细论述冲击钻成孔的施工要点及常见问题预防及排除措施，由于笔者水平有限，欢迎大家批评指正。
标签：钻孔灌注桩；冲击钻；成孔引言冲击钻成孔灌注桩是用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头（又称冲锤）上下往复冲击，将硬质土或岩层破碎成孔，部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用淘渣筒掏出成孔，然后再灌注混凝土成桩。
冲击钻成孔灌注桩的特点是：设备构造简单，适用范围广，操作方便，所成孔壁较坚实、稳定，塌孔少，不受施工场地限制，无噪声和振动影响等，因此被广泛地采用，本工艺标准适用于工程中的黄土、粘性土或粉质粘土和人工杂填土以及含有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层、岩层地基采用冲击成孔灌注桩的工程。
1、工程地质情况笔者参与的斯里兰卡汉班托塔海港发展一期项目油码头桥墩基础灌注桩直径为1.2m，深度在50～60m，其主要地质情况如下：（1）淤泥层，厚度10～15m，深灰色，饱和流塑状。
（2）亚粘土层，土层与砂层交错，层厚3～17m，主要为花岗岩风化土，有较好的造浆性能。
（3）砂层，主要为砂砾层，与亚粘土层交错，层厚5～6m，饱和、密实。
（4）强风化层，层厚4～8m。
（5）弱风化及微风化层，弱风化花岗岩层厚1.5m～7.7m，风化较强，裂隙发育，强度一般；微风化花岗岩，一般岩石完整，强度高。
2、钻孔机械选用根据本工程的地质特点及工期要求，大部分采用了旋挖钻成孔，少部分地质复杂，基岩强度高，旋挖钻成孔困难的孔位采用冲击钻成孔。
冲击钻成孔是本文主要介绍内容。
3、冲击钻成孔施工要点3.1 孔壁保护在钻孔灌注桩施工中，为预防钻孔及关注过程中孔壁的坍塌和缩径，采取有效措施对孔壁进行施工过程中的防护是极为重要的，因此我们针对复杂地质条件，尤其是在松散流沙层和有承压水处，采取了一些有效措施，使钻孔得到有效保护，顺利完成了砼灌注桩的施工。
3.1.1 泥浆护壁泥浆在钻孔灌注桩中起护壁、排渣、冷却钻头的作用，泥浆的护壁作用是因为泥浆液柱压力作用在孔壁上，除平衡水压力土压力外，还给孔壁一个向外的作用力，部分水渗入底层，在孔壁表面形成一层固体颗粒的胶结物，泥皮。
凸包型仿生耦合金刚石钻头模拟分析
Ｔ ＮＧＸａ — ｌ ， ＩＮ Ｃ ｏｇｌ １ Ｓ ｈｏ ｏ ｎｉｅｒ ｏＦｔ Ｊ ｈｎ —ｎ （ ． ｃｏｌ ｆＥ ｇ ｅ ｎ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｃ ｉａＵ ｉ ｓｙ ｆＧ ｏｃ ｃｓ ｅ ｉ ｅ Ａ ｉ ｎ ｉ ｏ ｅ ｉ ｅ ｊｇ １０ ８ ， ｈ ａ ２ Ｎ ｔ ｎ ｌ ａ ｎ Ｓｉ ｔｉ Ｄ ｌｎ ， ｈｎ ｎｖｒｉ ｆＧ ｏｃ ｎｅ ，Ｂ ｉｎ ０ ０ ３ Ｃ ｉａ ． ｈ ００ ３ Ｃ ｉ ； ． ａ ｏａ Ｌ ｂｏ ｃ ｎｉｃ ｒｌ ｇ Ｃ ｉａＵ ｉｅ ｔ ｏ ｅｓｉ ｃｓ ｅｉｇ１０ ８ ， ｈ ；３ Ｔ ｅ ｎ ｉ ｅ ｆ ｉ ｉ ｓｙ ｅ ｊ ｎ Ｉｓｔｔ ｏ ｘ ｌ ａｏ ｅｈ ｉｕｓＣ Ｇ ， ａｇ ｎ ｂ ｉ ６ ００ ｈｎ ） ｎｔｕｅ ｆ ｐｏ ｔ ｎＴｃ ｎ ｅ ，Ａ Ｓ Ｌｎｆ ｇＨｅｅ ０５ ０ ，Ｃ ｉａ ｉ Ｅ ｒｉ ｑ ａ
２１ 第３ 第 １ ０２年 ９卷 期
探 矿工程 （ 土钻掘 工程 ） 岩
７ ７
凸包型仿生耦合金刚石钻头模拟分析
王建强 ， 国民 ， 李 汤小仁 简崇林 ，
（． １ 中国地 质大学（ 北京） 程技 术 学院， 工 北京 １０ ８ ；２ 中国地 质大 学（ ０ ０３ ． 北京 ） 学钻探 国家专 业实验 室， 科 北京
ａ ａｙ ｅ ｔ ｅ ｉ ａ ｔｏ ｅ ｃ ｎ ｅ ｎ ｏ ・ ｍｏ ｔ ｕ ａ ｅ ｏ ｈ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｆｄａ ｎ ｉ．Ｃ ｍｐ ｒｓ ｎ ｗａ ｄ ｎ ｔｅ ｎ ｌｚ ｈ ｍｐ ｃ ｆｔ ｏ ｖ ｘ ａ ｄ ｎ ｎ ｓ ｏｈ ｓ ｒ ｃ ｎ ｔｅ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏ ｉｍｏ ｄ ｂ ｔ ｏ ａｉｏ ｓ ｍａ ｅ ｏ ｈ ｈ ｆ ｆ
有趣的仿生学
有趣的仿生学仿生学作为一门独立的学科，形成于20世纪60年代，它是研究生物系统的结构性质、能量转换和信息加工的处理过程，用来改善现有的或创造出崭新的机械、仪器、建筑结构和工艺过程的边缘学科。
仿生技术是发展现代高新技术的重要途径之一。
下面撷取几例，仅供参考。
1.我国最早的仿生师——鲁班我国古代杰出的工匠鲁班，在一次上山砍树时，不小心被一棵小草划破了手，他好奇地摘下草叶观察，发现叶子的边缘有许多锋利的小齿，于是突发奇想，把铁片磨上细齿用来割断木头，从而发明了常用的伐木工具——锯。
锯的发明是鲁班从带齿的叶片得到的启发。
2.高速运转的恐龙钻头鸭嘴龙是史前巨型爬行动物，它的牙床上重重叠叠地长了约600颗牙齿，如果上面的牙齿磨掉了，下面的牙齿会补上去。
而且它们的牙齿是双层的，外层的牙不能用了，内层的牙齿会自动补上去，继续使用。
机械师模仿鸭嘴龙牙齿的排列形状，设计制成了一种恐龙钻头。
这种新钻头模仿鸭嘴龙的牙齿，装了两层，内层的齿嵌在较软的材料上，当外层的齿磨坏了不能使用时，钻头继续旋转，就会将这层软材料磨掉，露出内层的齿，于是钻头又可以继续钻进了。
这种钻头减少了调换钻头的麻烦，其钻进速度是一般钻头的2倍。
真想不到，史前生物鸭嘴龙也能为现代科学技术作出贡献。
3.长颈鹿与飞行“抗荷服”长颈鹿身高在5ｍ以上，头部距离心脏有3ｍ，如果没有高的血压，头部大脑就可能得不到充分的血液。
据测定，长颈鹿体内的血压高达46.55ｋｐａ（350ｍｍＨｇ），比人的血压高出2倍，其他动物如果血压升到这样的高值，会立即因脑溢血而死亡。
长颈鹿为什么不会发生脑溢血呢?原来，长颈鹿的那层紧绷在身上的皮肤能抵抗突然升高的血压。
当它低头喝水时，紧绷的皮肤会牢牢箍住血管，不会因血压的突然增加而被胀破。
科学家受到启示，发明了一种仿照长颈鹿皮肤的飞行服——“抗荷服”。
抗荷服上有一套充气装置，随飞机速度的增高，会自动充入一定数量的气体，压缩空气对血管产生一定的压力，从而使人的血压保持正常。
国内外扭力冲击器的研究现状及展望
国内外扭力冲击器的研究现状及展望
扭力冲击器作为一种提升钻井效率的工具，在国内外的研究与应用中取得显著进展。
国外已在硬岩钻进领域广泛应用，技术相对成熟，并作为标准器具使用；国内起步较晚但发展迅速，如川庆钻探自主研发的产品在油田试验成功，表明关键技术实现突破。
研究方向主要集中在提高PDC钻头性能配合、优化结构设计、减少粘滑振动及提升机械钻速等方面。
未来展望着重于专用配套钻头研发、适应复杂地层工况的新型扭力冲击器以及整体钻井系统的集成创新，以满足日益增长的深部和复杂地质条件下高效钻井需求。
仿生学技术在机器人设计中的应用探究
仿生学技术在机器人设计中的应用探究随着人类科技水平的不断提高和经济全球化的不断深入，机器人技术在现代生活中扮演着日益重要的角色。
人们正在通过开发智能机器人来解决各种问题。
仿生学技术就是机器人设计中十分重要的一部分。
它旨在通过学习和模仿大自然的结构和功能，打造出更加高效和灵活的机器人。
本文将探讨仿生学技术在机器人设计中的应用，分析这项技术的优势和未来发展趋势。
一、仿生学技术的基本概念仿生学技术的核心理念是让机器人像人类一样生活，学习和适应环境。
它的目标是通过对生物学系统的研究和解释，从中获取对机器人行为和结构设计的灵感。
这样的设计方法可以使机器人更好地适应和应对各种环境，并更好地完成任务。
仿生学技术包括多个子领域，如人机协同，生物力学，感知和控制等。
二、仿生学技术在机器人设计中的应用1、感知技术仿生学技术在感知技术方面发挥着巨大作用。
机器人要像生物一样适应环境，就需要具备优秀的感知能力。
仿生学技术为机器人学习感知技术提供了新的思路。
例如，科学家们发现昆虫的复眼能够非常精确地识别大小物体的距离和位置。
基于这一原理，他们研究开发了新型的机器人感知系统，将矩形像素放在六边形网格上，使机器人可以更好地认知周围环境的细节，实现更为精准的目标定位和运动控制。
2、生物机械学生物机械学是研究生物和机械系统之间相似性的学科，旨在将生物系统设计和机器人设计相结合。
通过仿照生物学系统，如鸽子翅膀或蚂蚁腿，科学家们可以开发出更加轻便、高效、柔性的机器人。
例如，通过研究华南虎的牙齿，科学家们开发出了新型的机器人钻头，这种钻头可以快速而准确地穿透不同密度的材料。
3、灵敏机器人灵敏机器人是一种能够快速、灵活地适应环境的机器人。
它的设计原则是学习和模仿生物学系统中的反馈机制。
包括神经系统，控制系统和运动系统在内的人机协同机制被应用于灵敏机器人的设计和制造。
例如，通过研究蚁群行动，科学家们成功开发出大规模无人机系统，这种无人机可以像蚂蚁一样快速、紧密地协调行动。
仿生学的故事
仿生学的例子我们用的东西大部分都是仿生学的功劳。
比如：飞机，中国公元前就广泛流传的玩具竹蜻蜒是直升机旋翼的起源。
直到2000多年后的18世纪，竹蜻蜒传入欧美，启发了利用旋翼的滑面力使航空器升空的设想。
1907年11月13日，法国机械师保罗?科尔尼的直升机完成了历史上首次载人飞离地面(约0.3米)。
自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。
但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。
那么，有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。
对了，萤火虫它的光是最好的，即不会伤害眼睛，也不会太刺眼，所以萤火虫是电灯的祖先拉！大乌龟背小乌龟：转动炮塔的坦克。
鸟在天空飞翔：制造了各种飞行器。
蜜蜂造巢窝：各种正六边形的蜂巢结构板材。
每只蜻蜓的翅膀末端，都有一块比周围略重一些的厚斑点，这就是防止翅膀颤抖的关键。
飞机设计师研究苍蝇、蚊子、蜜蜂等的飞行方法，造出了许多具有各种优良性能的新式飞机。
鲸：外形是一种极为理想的“流线体”，而“流线体”在水中受到的阻力是最小的。
后来工程师模仿（fǎng）鲸的形体，改进了船体的设计，大大提高了轮船舴的速度。
蛋壳：能够把受到的压力均匀（yún）地分散到蛋壳的各个部分。
建筑师根据这种“薄壳结构”的特点，设计出许多既轻便又省料的建筑物。
袋鼠：会跳跃的越野汽车，贝壳：外壳坚固的坦克……鱼儿在水中游荡：学会了游泳，发明潜艇。
有很多东西，比如雷达，就是根据蝙蝠的一些原理发明的；还有一些专业的照相机镜头是根据苍蝇的眼睛原理发明的，等等。
人类的发明——来自动物的灵感船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。
科学家根据野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具。
火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。
科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。
科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。
美国空军通过毒蛇的“热眼”功能，研究开发出了微型热传感器。
仿生学的作文多篇
仿生学的作文多篇仿生学的作文（一）：如果我是一名仿生学家20年后，我已经成了一名仿生学家，专门研究蜗牛。
请和我来，你走近的地方叫蜗牛居，那里有电视机，沙发等用品，是新型的居室，清洁环保，因为它的能源是太阳带给的。
里面还有一个体育场，人们能够在里面行各种涌动，还能够挑选专业的机器人做对手，以便测试自己的体育水平。
请看，这是我发明的蜗牛钻头。
别看这蜗牛的牙齿小，但是这些小牙齿十分锋利，能够将又粗又硬的茎轻而易举的咬断。
我的蜗牛钻头将用与挖掘地下的矿藏，为祖国争光。
再看看我的蜗牛营养液，它结合了蜗牛耐饥饿的本性而发明的，一年只要一滴营养液，这项发明最适合宇航员和野外考察工作者。
突然我的电话响了，是博物馆一个唐朝瓷器打破了，我带上法宝――蜗牛修复液来到博物馆来修复工作只用了几秒钟就OK了。
你相信吗？这个如果会变成现实！仿生学的作文（二）：仿生学鲁班看见孩子玩荷叶，发明了雨伞；牛顿被苹果砸到，明白了地球的引力；科学家看到青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼；我们从蝴蝶身上得到启示，发明了迷彩服……从中，我最感兴趣的是鲁班造伞了。
我明白这个故事：一天，鲁班看到几个孩子拿着荷叶在玩。
鲁班想：如果有一样东西能够像荷叶一样能遮风挡雨，该多好啊！鲁班回去把这个想法告诉了妻子。
于是，鲁班用一块羊皮蒙在做好的架子上，固定好就是一把简单的伞了。
但是，妻子问他，怎样才能让伞收起来。
()鲁班经过反反复复的试验，最后发明了能收缩的伞。
你看，鲁班从大自然中得到了启示，这一点，足够说明大自然真是人类的好老师。
大自然中的一切事物都是互相联系的，我们要认识自然之道，这样才能持续大自然的生态平衡。
例如，花朵靠蜜蜂传递花粉；鸟儿靠吃害虫生活；人类靠食物生活。
所以，我们要了解自然，顺应自然，遵守自然，才能办好事情。
此刻地球的生态一天不如一天了：我们超多砍伐树木，使森林面积减少；工厂超多排放污水，使长江等河流受到严重污染……我们破坏了大自然，大自然也让我们受到惩罚如1998年中国发生大洪灾、20XX年印度洋发生的海啸等。
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第46卷第3期 2018年6月煤田地质与勘探COAL GEOLOGY & EXPLORATIONVol. 46 No.3Jun. 2018文章编号：1001-1986(2018)03-0174-05仿生冲击挤密钻头的研究孙荣军1>2，谷栓成1，谢晓波3,高科3,张幼振2(1.西安科技大学建筑与土木工程学院，陕西西安710054; 2.中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077; 3.吉林大学建设工程学院，吉林长春130026)摘要：为了提高冲击挤密钻头的进尺速度和降低冲击损耗，基于仿生非光滑理论设计了仿生冲击 挤密钻头，通过数值模拟分析揭示其破土受力特性，制备出仿生冲击挤密钻头并进行试验。
以自 然界生物蜣螂为仿生原型，在冲击挤密钻头表面有规律地布置凸包非光滑形态，并进行相关实验，结果表明：与同尺寸的常规冲击挤密钻头相比，仿生冲击挤密钻头的单次冲击进尺提高约45%，单位进尺所需冲击能量下降46.8%，可大幅缩短冲击挤密钻孔的钻孔周期、节约钻孔成本，社会 和经济效益显著。
关键词：冲击挤密钻头；仿生；非光滑；优化；试验中图分类号：TE921 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001 -1986.2018.03.029Research on bionic impact compacting bitsSUN Rongjun1'2,GU Shuancheng1,XIE Xiaobo3,GAO Ke3,ZHANG Youzhen2(1. Construction Engineering College ofXV a n University o f S cience and Technology, XV a n 110054, China',2. XVan Research Institute Co. Ltd., China Coal Techonogy and Engieering Group Corp., XVan710077, China;3. Construction Engineering College o f J ilin University, Changchun130026, China)A b stra ct:B ionic percussion-compact bits based on the theory o f b ionic nonsmooth w as designed in order to improve the percussion-compact bits penetration rate and reduce the loss o f impact. Through the numerical simulation analysis, the groimd stress characteristics were revealed, then the bits were produced and used to do the field experiments. Biological dung beetle wastaken as bionic prototype, and regularly nonsmooth morphology shape was decorated on the percussion-compact bits^surface, and then the related tests were conducted. The results are that o f single impact penetration bionic percussion-compact bits increased by about 45% compared with the conventional percussion-compact bits, and the impact energy needed for unit footage fell by 47%. the impact compaction borehole drilling cycle can be greatly shortened, and the cost o f drilling is reduced and social and econom ic benefit are remarkable.K eyw ords: percussion-com pact bits; bionic; non-smooth; optimize; test目前非开挖技术已经在社会经济发展中被广泛 应用，无论公路、铁路、建筑工程等，更换地下设 施、在特定的环境下铺设管线等都要用到非开挖技 术。
而冲击挤密钻进方法是非开挖工程的主要手段 之一。
冲击挤密钻进主要是利用潜孔锤冲击所产生 的冲击力使钻头切入和破碎土层，并将土向周边挤 压。
由于该技术具有冲击能大、能量利用率高、成 孔质量好、纯钻时间长和钻进效率高等优点，在土质地层钻进中逐渐受到重视，其应用领域也在不断 拓宽。
其中如何使冲击挤密钻头具有防粘和减阻等 高效特性成为本领域专家研究的重点。
目前，国内 外开发出各种形状的挤密钻头，如普通圆锥型钻头、一字型钻头、棱锥型钻头、子弹型钻头、阶梯型钻 头及复合型钻头，都获得了一定的减阻效果，但并 不明显。
虽然，自然界中无论是陆地、海洋或是天空中的收稿日期：2017-08-17基金项目：国家自然科学基金项目(51774320)Foundation item：National Natural Science Foundation of China(51774320)第一作者简介：孙荣军，1977年生，男，陕西大落人，博士研究生，副研究员，从事煤矿坑道钻掘机具开发与推广应用.E-mail: S U nrcmgjun@ 通信作者：谢晓波，1976年生，女，内蒙赤峰人，工程师，从事超硬材料及地质钻探机具室内外拭验研究.E-mail: xiexiaobo@ 引用格式：孙荣军，谷拴成，谢晓波，等.仿生冲击挤密钻头的研究[J].煤田地质与勘探，2018, 46(3): 17‘178.SUN Rongjun, GU Shuancheng, XIE Xiaobo, et al. Research on bionic impact compacting bits[J]. Coal Geology & Exploration, 2018, 46(3)：174^178.第3期孙荣军等：仿生冲击挤密钻头的研究• 175 •生物，经过亿万年的进化其表面为适应不同的生活环 境需要而进化成不同的非光滑形态，将低能耗髙效率 应用到了极致[1]。
生物体表非光滑形态的形成不仅与 其种属的遗传有关，而且与生物的生活习性和生存环 境有直接的关系，是生物为适应其生存环境长期进化 的结果[2_3]。
生物非光滑表面效应主要表现在非光滑表 面的减阻、脱附、耐磨和降噪等特性方面[4_9]。
受到自然界生物启发，本文将仿生非光滑理论 中的减粘、降阻和耐磨特性应用在冲击挤密钻头的 设计上，利用表面改型技术制备仿生非光滑冲击挤 密钻头，并进行数值分析和户外试验。
1仿生原型优选1.1仿生原型蜣螂是一种勺状头型的昆虫，一般在潮湿的泥土中穿行，可将粪便变成球型。
它们将卵产在此球 状粪便上并将卵掩埋，有“自然界清道夫”的称号。
蜣螂头部推土板像挖掘机一样挖土，前足进化成挖 掘足用力向后扒土，其推土板布满有若干凸包非光 滑，腹部分布有若干凹坑非光滑。
凸包形非光滑多 存在于动物体表与土壤积压、摩擦较严重的部位；凹 坑形非光滑，多存在于动物体表与土壤较松散、内聚 性较差对界面接触压力低的部位，凸包和凹坑均可减 少接触面积，且非光滑中所存在的空气还可以减少大 气负压，从而达到减粘、降阻和耐磨的目的。
冲击挤密钻头与含有水份的土层间的接触，土壤 的内摩擦力和水分的摩擦吸附将使钻头的前进阻力增 加、表面黏附性增强和钻头表面耐磨性下降，严重影 响钻头的钻进效率和使用寿命。
因此，可以借鉴蜣螂 表面非光滑形态及其分布来制备冲击挤密钻头。
1.2摩擦磨损测试为了选择一种理想的钻头体表结构，设计了方 格形、波纹形、放射形和凸包形等钻头表面几何形 状进行摩擦磨损测定，根据测试结果优选出一种最 优的非光滑形态。
1.2.1不同非光滑试样设计试样的材料全部为地质热压钻头胎体常用的 63号配方(HRC 35-37)材料，在KTS -100晶闸管中 频装置烧制而成。
试样的制备模具采用数控加工中 心精确加工，试样的设计图如图1所示，实物图如图2所示。
1.2.2摩擦阻力测试摩擦阻力是标定钻头进入土层的难易程度的重 要参数。
试验在摩擦磨损实验机上进行，给定实验 机参数(测试压力980 N ，试样轴转速300 r /m in ，时 间5 m in )，测试每个试样的摩擦阻力5次，测试结 果如表1所亦。
由表1中试验数据可知，在压力相同的情况下 凸包表面特征试样所受到的摩擦阻力最小，光滑试 样最大，波纹、放射、方格形试样依次增加，光滑 试样是凸包试样的1.70倍。
1.2.3 磨耗比测试摩耗比是表征材料耐摩擦性能的重要指标，它 是在规定的条件下使材料与80目粒度的碳化硅陶 瓷平行砂轮对摩，以砂轮的摩耗量M S 和摩擦材料 的摩耗量M T 之比，做为耐摩擦材料的摩耗比五值。
给定测试参数(压力200 N ，试样轴转速2 000 r /m in ， 时间3 m in )，测试每个试样和与其对应砂轮的失重 并计算出磨耗比，每个测试3次，计算平均值，结 果如表2所示。
图1不同非光滑表面的试样设计图(单位：mm )Fig.lThe design of different non-smooth surface specimen•176 •煤田地质与勘探第46卷(a)方格形（b)波纹形（c)放射形（d)凸包形图2不同非光滑表面的试样的实物图Fig.2 The physical map of specimens with different non-smooth surfaces表1试样摩擦阻力测试值Table 1 The test value of friction resistance序号表面非光滑形态摩擦阻力/N平均值/N方格试样一4654554504524531试样二460472476469488464波纹试样一3963863993983912386375376388355385j」、從—-放射试样一4324454334264243445455438462480444试样二4凸包试样一335366357362355349试样二353350342340330光滑试样一5895815675775965622600598620600595试样二序号1 2 3 4 5表2仿生钻头试块磨耗比试验对比Table 2 Test com parison of block w ear of bionic bits表面非光滑形态方格波纹放射凸包光滑试样一试样二试样一试样二试样一试样二试样一试样二试样一试样二0.750.740.820.790.530.551.021.200.450.43磨耗比0.800.720.770.880.400.481.001.050.440.360.760.610.750.910.420.590.921.110.400.38平均值0.760.820.501.050.41由表2试验数据可知，在压力相同的情况下凸 包表面特征试样的磨耗比最大，光滑试样最小，波 纹、方格形、放射试样依次降低，光滑试样磨耗比 是凸包试样的2/5。