仿生蜘蛛絲

實驗目的

動態性質(dynamic properties)

橫絲與縱絲的自然頻率下的阻尼比

總能量變化

實驗對像

實驗結果

2、改變預張力pretension

不同表面配置的網子(例如:受損的網子)

不同材料的網子

橫絲與縱絲的剛性

此實驗証明,絲的pretension(預張力?)、剛性、阻尼比,會影響完整與受損網子的自然頻率和總能量

方法

phenomenological model

影響因子

網子結構

抗拉強度(tensile strength)

韌性(toughness)

黏彈性(viscoelastic)Link Title

絲的阻尼能力是球型網阻止飛蟲起飛一個重要關鍵

真實網子

尼龍

橡膠

文獻探討

縱絲的預張力(pretension)會隨著蜘蛛的質量而不同,蜘蛛可以控制網子的張力以抓取不同的獵物。

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影響網子性能的主要參數:Young’s modulus、pretension force and damping ratio of strings

目的:受損網子的性質會有什麼改變,以重新獲得與完整網子相同的自然頻率與總能量

橫絲與縱絲的楊氏模量Young’s modulus對網子自然頻率的影響

縱絲強而有力無彈性;橫絲具有黏性和彈性

1、改變楊氏模量

對自然頻率的影響

完整網

(1)增加模量,自然頻率增加

受損網

(1)受損網子的自然頻率比完整網更低

(2)增加受損網子縱絲與橫絲的模量,自然頻率會更接近完整網

(3)「縱絲」模量對自然頻率影響較大

此實驗証明,增加縱絲的pretension可以彌補人工蜘蛛絲的受損

增加受損網的pretension,可達完整網子的自然頻率狀態

(2)增加「縱絲」模量對自然頻率的影響較大

對網子總能量的影響

控制變因:預張力=0、阻尼比固定

3、改變阻尼比

對網子總能量的影響

改變縱絲的阻尼比對總能量影響較大

結論

對網子的自然頻率而言,絲的楊氏模量影響大於預張力

調整絲的楊氏模量與阻尼比,可以彌補受損網的缺陷

縱絲的預張力與剛性會影響網子的自然頻率和能量

自然頻率

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