四种甲虫鞘翅的力学参数测定及微结构观测  被引量:20

Measurements on mechanical parameters and studies on microstructure of elytra in beetles

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作  者:杨志贤[1] 王卫英[1] 虞庆庆[1] 戴振东[1] 

机构地区:[1]南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所,南京210016

出  处:《复合材料学报》2007年第2期92-98,共7页Acta Materiae Compositae Sinica

基  金:国家自然科学基金资助项目(90205014);"863"计划(2002AA423230);博士点基金(2004-0287020)

摘  要:研究了4种甲虫(白星花金龟、东方龙虱、独角仙、毛黄鳃金龟)鞘翅的材料力学参数及其微结构。鞘翅截面微观结构观察表明,这4种甲虫鞘翅均由鞘翅背壁、中空夹芯层和鞘翅腹壁构成,背、腹壁之间由桥墩状几丁质纤维空心柱体结构连接,两鞘翅间以凹凸啮合结构联接。用纳米压痕仪测得这4种甲虫鞘翅背壁致密层的弹性模量均值分别为9.08、8.21、4.76、6.00 GPa,硬度分别为0.44、0.48、0.18、0.18 GPa。用多功能材料性能实验机测定白星花金龟、东方龙虱、独角仙鞘翅之间的联接强度分别为46.43、7.38、11.34 mN/mm。该研究为轻质结构的设计提供了仿生学基础。The mechanical parameters and microstructures of the elytra were studied for four kinds of beetles (Potosia ( Liocola ) brevitarsis lewis, Cybister, Allomyrina dichotoma, Holotrichia trichophora ). The elytra's microstructures in cross-sections show that the elytra are composed of the compact dorse, the hollow section and the ventral face, the chitin fibre hollow-pillar structure connects the compact dorse and the ventral face, and the elytra couple each other with the concave-convex structure. The Young's modulus and hardness of the elytra measured by the Nano Indenter SA2 (MTS) are 9.08, 8.21, 4.76, 6.00 GPa and 0.44, 0.48, 0. 18, 0.18 GPa, respectively. Coupling forces between the elytra measured by a Muhifunctional Test Machine are 46.43, 7.38, 11.34 mN/mm for Potosia (Liocola) brevitarsis lewis, Cybister and Allornyrina dichotoma. The research provides biomimetic in- formation for light structure designs.

关 键 词:鞘翅 材料力学参数 空心柱体 凹凸啮合结构 联接强度 

分 类 号:TB332[一般工业技术—材料科学与工程]

 

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