基于甲虫材料微结构的仿生结构设计与研究的任务书.docx

基于甲虫材料微结构的仿生结构设计与研究的任务书
任务书
一、任务背景
甲虫（Beetle）是昆虫中种类最多的一个物种，其生物特征表现出高度适应性和多样性。其中，甲虫的外壳结构和材料特性是影响其生存和发展的重要因素之一。由于甲虫外壳具有优异的强度和刚度，其微结构和构造设计一直吸引着研究人员的关注。通过对甲虫的仿生研究，可以为设计和制造轻量化、高强度、高刚度的复合材料结构提供借鉴和灵感。
二、任务目标
本项目旨在基于甲虫材料微结构的仿生学原理，进行微结构设计和优化，建立认知计算模型，并应用于多种材料和产品设计中。通过本项目的研究和实践，实现以下目标：
1.系统性地研究和分析甲虫外壳的微结构和材料特性，提取其设计原则；
2.探究甲虫微结构在复合材料中的应用，阐明仿生学在复合材料设计中的作用；
3.建立基于认知计算的仿生结构设计方法，提高材料和产品设计的效率和精度；
4.针对不同的产品需求，设计出新型的优化结构，实现产品性能的提升和材料的轻量化；
5.推广并应用仿生学原理和方法于工业制造领域，提高材料和产品的竞争力。
三、拟定计划
1.学习阶段：阅读甲虫生物学和仿生学文献资料，掌握甲虫外壳材料结构和特性。学习复合材料的制造工艺和应用领域。预计用时1个月。
2.研究阶段：基于甲虫微结构和材料特性，进行仿生结构设计和优化。探究仿生学在复合材料设计中的应用。预计用时3个月。
3.模型建立和计算阶段：建立基于认知计算的仿生结构设计方法，并应用于模型计算。检验和修正设计结果。预计用时2个月。
4.产品应用和推广阶段：选择不同应用领域的产品，对设计方案进行改进，实现材料和产品性能的提升和轻量化。推广并应用仿生学原理和方法于工业制造领域。预计用时2个月。
四、任务要求
1.具有材料科学和机械设计等相关领域的知识背景，具备独立思考和动手能力；
2.精通仿生学原理和计算方法，熟练应用MATLAB等仿生学相关软件；
3.具有一定的英语阅读和写作能力，能够查阅和理解国外相关文献；
4.具备团队合作精神，良好的沟通和协作能力。
五、成果要求
1.甲虫微结构设计和仿真分析报告；
2.复合材料结构设计和仿真分析报告；
3.基于认知计算的仿生结构设计方法报告；
4.新型产品结构设计和性能分析报告；
5.相关论文发表或提交，申请专利等成果。
六、任务进度和经费预算
1.任务进度：
学习阶段1个月
研究阶段3个月
模型建立和计算阶段2个月
产品应用和推广阶段2个月
2.经费预算：
人员费用：60,000元；
实验设备和材料费用：20,000元；
差旅及会议费用：10,000元。
总经费预算为：90,000元。
七、参考文献
1.王国祥，甲虫微结构与仿生研究进展[J].机械科学与技术，2018(05)：715-720.
2.陈浩然，复合材料应用于结构设计中的仿生学原理研究[D].华南理工大学，2019.
3.曹庆涛，认知计算在产品设计中的应用研究[D].华东理工大学，2018.
4.Gorb,S.,&Kastner,V.(2004).Insectmorphologyandphylogeny:atextbookforstudentsofentomology.BrillLeiden,Boston.
5.Kesari,Hetal.(2010).Beetlescales:anovelandpromisingsubstrateformicro-optofluidicapplications.LabonaChip,10(13),1618-1626.