樹木彷生學-向樹木學習,解決機械工程難題
樹木彷生學-向樹木學習,解決機械工程難題
德國汽車、機械手臂,核子反應爐都有參考樹木的設計
Claus Mattheck
德國科學家
Claus
Mattheck
觀察樹木的生長適應負重的變化,發現樹木生長會用最少的材料來做最強度的優化,他把這個發現,以物理分析,研究出數學的模式,這大量的計算用電腦輔助運算,應用在機件強化。
機件就像樹木一樣,變的有生命,像活的一樣生長,補強最弱的部份,減輕局部缺口效應增加強度,他將這種方式稱為計算機輔助優化法CAO(computer aided optimization)
機件就像樹木一樣,變的有生命,像活的一樣生長,補強最弱的部份,減輕局部缺口效應增加強度,他將這種方式稱為計算機輔助優化法CAO(computer aided optimization)
我們來看看是如何做到的:
CAO計算機輔助優化法
樹皮的生長,減少缺口效應的發生
以有限元素分析計算增加材料,直到最穩定的結構完成計算
優化前與優化後,最大應力減少
經優化後的機件,大大減少缺口效應,增加零件耐用度。
經優化過的螺絲,在承重循環的測式中,比未優化的螺絲能持續承受多20倍的承重次數而不斷裂。
the screw reproducibly sustained twenty time more load cycles. in a load cycle test than the non-optimized screw without breaking.
讓機械模彷樹木生長,可以優化使機械更加穩固耐用
這種方式可以輔助機械設計者,幫助機械產品的優化,決定機件應該要什麼形狀,機械手臂要多長,才能堅固好用。
為什麼德國車這麼好開,機械產品好用,工業如此的發達強盛,也許是德國人對樹木的熱愛。
參考資料:
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