[发明专利]一种基于家鸽羽翼结构特征的筛片仿生设计方法

权利要求书

1.一种基于家鸽羽翼结构特征的筛片仿生设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选取家鸽右翼为生物模本,采用逆向工程技术获得其三维数值模型；

S2、建立家鸽右翼的三维直角坐标系；

S3、根据步骤S1建立的家鸽右翼的实体模型提取翼形结构参数，优化翼形结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于家鸽羽翼结构特征的筛片仿生设计方法，其特征在于，所述步骤S3还包括以下子步骤：

S31、利用步骤S2中的三维直接坐标系中的Y-Z平面，沿翅根至翅尖方向对羽翼结构进行均匀截取，得到7个不同位置的剖面曲线；

S32、将步骤S31中取得的曲线通过曲率采样对其进行优化，减少平滑区域内点的数目降低拟合难度，保留高曲率区域内点数目以保留更多细节；

S33、对7组曲线进行分析，弃用不适宜曲线，最终选定第2、3、4组曲线；

S34、建立曲线坐标系，提取曲线上200到300个点；

S35、采用最小二乘法对S34中得到的上曲线进行拟合，得到上曲线特征方程。

S36、对所得2、3、4组曲线进行比对，相较于其余曲线，第2组曲线凸出程度最大，对物料的打击面积最大，最终选取第2组曲线为最终曲线；

S37、以S34中的特征曲线为基础得到翼形形状参数；

S38、结合粉碎室的结构，考虑到加工的方便性和成本，将筛片沿周向平均分成6等分，设计6组翼形结构；

S39、根据机翼的设计规范原则，选取翼型的最大相对弯度f、最大弯度相对位置x_f、最大厚度相对位置x_t等3项参数对翼形进行优化，设置好3项参数优化范围，设计出相应的响应面试验设计方案对参数进一步优化处理。

3.根据权利要求2所述的一种基于家鸽羽翼结构特征的筛片仿生设计方法，其特征在于：所述步骤S39所述设计响应面试验方案对参数进一步优化仿生结构，具体为以最大相对弯度f、最大弯度相对位置x_f最大厚度相对位置x_t自变量，以粉碎室内压力差为效能评价指标，设计基于Box-Behnken的响应面试验方案；利用有限元分析软件对响应面试验方案进行验证，确定最佳的仿生参数组合。

4.根据权利要求1所述的一种基于家鸽羽翼结构特征的筛片仿生设计方法，其特征在于：所述步骤S2中的三维直角坐标系为，以翅根-翅尖方向为X轴、以上翼面-下翼面方向为Y轴、以羽翼飞羽-羽翼复羽方向为Z轴建立的三维直角坐标系。

5.根据权利要求1所述的一种基于家鸽羽翼结构特征的筛片仿生设计方法，其特征在于：所述步骤S1中采用逆向工程时，利用手持式3D扫描对家鸽羽翼进行非接触式扫描，获得点云数据，使用逆向工程软件Geomagic Studio依次对点云数据进行简化、降噪等预处理、封装处理、完善三角面片多边形模型、构建NURBS曲面，完成三维实体模型逆向重构。

6.根据权利要求2所述的一种基于家鸽羽翼结构特征的筛片仿生设计方法，其特征在于：所述步骤S34中将轮廓曲线导入Getdata软件中提取坐标点。

7.根据权利要求1所述的一种基于家鸽羽翼结构特征的筛片仿生设计方法，其特征在于：所述步骤S35中使用Origin软件对轮廓曲线进行拟合，得到曲线特征方程。

8.根据权利要求1所述的一种基于家鸽羽翼结构特征的筛片仿生设计方法，其特征在于：所述S39中最大相对弯度7％～11％，最大弯度相对位置40％～60％，最大厚度相对位置10％～20％。