作者：史曉君，于海業
**：《農業與技術》2023年第08期
摘要：從蜻蜓翅膀結構的力學效能出發，結合現有溫室的結構及尺寸特徵，建立溫室仿生空間模型。根據蜻蜓翅膀自身的材料特性，通過材料仿生對溫室結構及剛度進行設計和研究。
關鍵詞：蜻蜓翅膀；溫室結構；仿生；材料
中圖分類號： s625.1 文獻標識碼：a
溫室農業是農業生產中重要的種植方法，它通過人工設施控制環境因素，使作物獲得最適宜的生長條件，從而加長生產季節，獲得最佳的產出。溫室的發展不僅可以減少耕地使用，同時也可降低水資源及化學肥料的使用量，是實現環境友好型農業的重要手段。溫室結構形式的優劣直接影響到溫室效能的高低，在提高溫室的生產率和能源利用率，降低成本，保障安全穩定生產等方面具有重要的意義。
國內外眾多學者從光環境、熱環境和結構受力等方面對溫室的幾何尺寸、屋面骨架、牆體結構、承載能力等進行了設計和研究，但對於溫室結構的仿生設計，尤其是基於蜻蜓翅膀的溫室結構仿生設計方法和研究，國內外尚未開展相關的研究工作。現代仿生學的研究表明，在漫長的進化過程中，自然界中的生物為了生存，已經造就了適應各種生存環境的本領，逐漸形成了優化的結構形態和力學功能，從力學方面研究生物構造的受力狀態，有利於對實際工程結構進行優化和組合。
1 溫室骨架結構的設計
蜻蜓翅膀經過3億多年的進化，在結構、形態和功能等方面都得到了全面優化，在剛度、穩定性、變形效能等方面都具有顯著的優越性。通過對蜻蜓翅膀結構的力學分析，可知翅膀空間結構的受力和變形主要由翅脈來承擔，翅膜對提高結構的剛度也有一定的作用，蜻蜓翅膀結構利用起拱、起皺和翅脈的合理分布，實現了膜、脈的協同工作，大幅提高了結構的整體協調效能。
蜻蜓翅膀結構中，網格的形狀、大小及翅脈的長短粗細均不統一，翅膜的厚度也沿著翅膀的伸展有所差異。在進行仿生設計時，忽略對整體力學效能影響不大的次要因素，從翅膀結構力學效能的基本原理出發，結合現有的溫室結構設計理論及尺寸範圍，建立一種溫室的新型仿生空間結構。溫室整體是以六邊形網格構成的起拱結構，在起拱的基礎上，用四邊形網格起皺，形成主框架。
模型取六邊形單元邊長為0.5m，所建溫室結構的具體結構及骨架尺寸如圖1、圖2所示（單位：m）。
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