abstractArticle history:Received 21

abstract
Article history:
Received 21 December 2011
Received in revised form 2 April 2012
Accepted 25 April 2012
Available online 8 May 2012
Keywords:
Biomimetic
Beetle
Forewings
Honeycomb
Composite
Basalt fiber
The authors' previously presented architecture of beetle forewings has become the source of motivation for
developing an integrated honeycomb structure. In this paper, we briefly review this architecture, describe the
characteristics of this proposed novel structure, and, show that the beetle forewing contains a fully integrated
honeycomb plate rather than a traditional “honeycomb” structure. Herein, a basic geometrical model of the
fiber orientation is also provided, and how to develop an integrated honeycomb technology is discussed.
By assuming that each hexagonal space of the honeycomb is filled with a male tool and a continuous plate
is built, we consider disassembling the plate into a limited number of basic male tools and a honeycomb
1. Introduction
The development of lightweight and high strength structures,
especially biologically inspired ones, offer promising alternatives for
addressing many of the engineering grand challenges, most importantly
for developing sustainable and environmentally friendly
materials and infrastructure systems. Learning from living creatures
is a logical approach, as their biological systems have evolved over
millions of years to adapt themselves to their natural environment
[1–3]. Evolutionary examples show how nature has helped organisms
to overcome their structural weaknesses [4,5]. Motivated by the
insight that the forewings of beetles have both the high strength and
the minimal weight needed for defense and flight, the first author of
this paper has been studying its biological architecture since 1997
[6–9]. Unfortunately, beetle forewings had been considered to be
non-existent materials in early research [10]. That perception might
have been the reason why research on beetle forewings and their
biomimetics has been limited to two-dimensional fiber orientation
[11,12]. In a previously reported study, we investigated their threedimensional
structures and were able to obtain new information on
their biological morphology [8,13,14] and developed an insight for
their mechanical properties [6–9,15,16]. Our investigations not only
confirmed the insight that beetle forewings should have both hig
strength and minimal weight for defense and flight, but also led us to
create a new type of lightweight biomimetic composite that is more
complicated and delicate than the present honeycomb structures. This
composite features a completely integrated honeycomb structure with
fiber-reinforced trabeculae at the corners of the honeycomb cores
[17,18]. Honeycomb structures are typically lightweight and high
strength composites [19–22]. Related studies and applications are
numerous [23–26], from nano materials [27,28] to large structures
such as those used in the Boeing-787 and Airbus-380 airplanes [29].
The present commercial honeycomb sandwich plates are manufactured
by adhesively joining the plate parts and the core parts, which are
made separately using different processes [30,31]. The sandwich plates
are easily separated between the side plates and the core, and this
separation is factor limiting both strength and side sealing. Furthermore,
the use of glue and other resins used for building sandwich plates is both
environmentally harmful and expensive [32,33]. To overcome these
weaknesses of the traditional manufacturing methods, we finally
succeeded in developing an integrated manufacturing of honeycomb
sandwich plates [34,35] as a result of a cross-disciplinary research and
the fusion of man-made and bio-inspired designs. In this paper, after
briefly reviewing the discovery and research on the integrated honeycomb
structures of beetle forewings, we demonstrate their attractive
and unique features and describe a basic model of their fiber orientation.
We discuss the difficulties of integrated molding and present an
integrated honeycomb technology as well as the mechanical properties
of this new and novel integrated honeycomb plate.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อบทความประวัติ:ได้รับ 21 2554 ธันวาคมได้รับในแบบฟอร์มการปรับปรุง 2 2555 เมษายน25 2555 เมษายนยอมรับออนไลน์มี 8 2555 พฤษภาคมคำสำคัญ:Biomimeticด้วงด้านรังผึ้งคอมโพสิตเส้นใยของหินบะซอลต์ผู้เขียนสถาปัตยกรรมนำเสนอก่อนหน้านี้ของด้วงด้านกลายเป็น แหล่งที่มาของแรงจูงใจพัฒนาเป็นโครงสร้างแบบรังผึ้ง ในกระดาษนี้ เราสั้น ๆ ทบทวนสถาปัตยกรรมนี้ อธิบายการลักษณะนี้เสนอนวนิยายโครงสร้าง และ แสดงว่า forewing ด้วงประกอบด้วยครบวงจรรังผึ้งจานมากกว่าโครงสร้างแบบดั้งเดิม "รังผึ้ง" ในที่นี้ แบบจำลองทางเรขาคณิตพื้นฐานของการวางแนวเส้นใยผ้า และกล่าวถึงวิธีการพัฒนาเทคโนโลยีการรวมรังผึ้งโดยสมมติว่า แต่ละพื้นที่หกเหลี่ยมของรังผึ้งเต็มไป ด้วยเครื่องมือชายและจานอย่างต่อเนื่องคือเราสร้าง พิจารณาแยกส่วนจานในมือชายพื้นฐานและรังผึ้งเป็นจำนวนจำกัด1. บทนำการพัฒนาของโครงสร้างความแข็งแรงสูง และน้ำหนักเบาทางชีวภาพโดยเฉพาะแรงบันดาลใจคน ข้อเสนอทางเลือกสำหรับการสัญญาจัดการกับแกรนด์ท้าทายทางวิศวกรรม มากมายที่สำคัญที่สุดการพัฒนาอย่างยั่งยืน และเป็นมิตรวัสดุและโครงสร้างพื้นฐานระบบ การเรียนรู้จากชีวิตเป็นวิธีการแบบตรรกะ ที่มีพัฒนาระบบทางชีวภาพมากกว่าล้านปีเพื่อปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมธรรมชาติ[1-3] อย่างวิวัฒนาการแสดงวิธีธรรมชาติช่วยชีวิตเพื่อเอาชนะจุดอ่อนของโครงสร้าง [4, 5] แรงจูงใจโดยการเข้าใจว่า ด้านของด้วงที่มีทั้งความแข็งแรงสูง และน้ำหนักน้อยที่สุดที่จำเป็นสำหรับป้องกัน และเที่ยวบิน ผู้เขียนครั้งแรกกระดาษนี้ได้รับการศึกษาสถาปัตยกรรมทางชีวภาพตั้งแต่ปี 1997[6-9] อับ ด้วงด้านได้รับการพิจารณาจะวัสดุไม่มีอยู่ในช่วงวิจัย [10] การรับรู้ที่อาจมีเหตุผลว่าทำไมวิจัยในด้านด้วงและbiomimetics ถูกจำกัดการวางแนวเส้นใยสองมิติ[11, 12] . ในการศึกษาที่รายงานก่อนหน้านี้ เราตรวจสอบ threedimensional ของพวกเขาโครงสร้าง และสามารถรับข้อมูลใหม่บนสัณฐานวิทยาชีวภาพของพวกเขา [8,13,14] และพัฒนาความเข้าใจการคุณสมบัติเชิงกล [6 – 9,15,16] ตรวจสอบของเราไม่เพียงแต่ยืนยันเข้าใจว่า ด้านด้วงควรมีทั้งสองคะความแข็งแรงและน้ำหนักที่น้อยที่สุดสำหรับป้องกันและบิน แต่ยัง นำเราไปสร้างคอมโพสิตน้ำหนักเบา biomimetic คือชนิดใหม่ซับซ้อน และละเอียดอ่อนกว่าโครงสร้างรังผึ้งอยู่ นี้คอมโพสิตมีรังแบบบูรณาการอย่างสมบูรณ์ด้วยเสริมใย trabeculae ที่มุมของแกนรังผึ้ง[17,18] . โครงสร้างรังผึ้งมักสูง และน้ำหนักเบาความแรงของคอมโพสิต [19-22] การศึกษาที่เกี่ยวข้องและการใช้งานจำนวนมาก [23-26], จากวัสดุนาโน [27,28] โครงสร้างขนาดใหญ่เช่นที่ใช้ในเครื่องบินแอร์บัสเอ 380 และโบอิ้ง 787 [29]ผลิตแซนวิชแผ่นรังผึ้งเพื่อการค้าปัจจุบันโดย adhesively ร่วมชิ้นส่วนแผ่นและชิ้นส่วนหลัก ซึ่งเป็นทำแยกต่างหากโดยใช้กระบวนการต่าง ๆ [30, 31] แผ่นแซนวิชจะแยกออกได้อย่างง่ายดายระหว่างในจานหลัก และนี้แยกเป็นปัจจัยที่จำกัดความแข็งแรงและด้าน นอกจากนี้การใช้กาวและเม็ดอื่น ๆ ที่ใช้สำหรับการสร้างแผ่นแซนด์วิชเป็นทั้งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม และมีราคาแพง [32,33] เพื่อเอาชนะเหล่านี้จุดอ่อนของวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม เราในที่สุดประสบความสำเร็จในการพัฒนาการผลิตแบบบูรณาการของรังผึ้งแซนด์วิชแผ่น [34,35] เป็นผลจากการวิจัยข้ามทางวินัย และฟิวชั่นแบบมนุษย์ และแรงบันดาลใจ จากชีวภาพ ในกระดาษนี้ หลังจากตรวจทานการค้นหาและวิจัยเกี่ยวกับรังผึ้งแบบสั้น ๆโครงสร้างด้านด้วง เราแสดงให้เห็นถึงความน่าสนใจและคุณสมบัติเฉพาะตัว และอธิบายแบบจำลองพื้นฐานของการปฐมนิเทศใยเราหารือปัญหาปั้นรวม และปัจจุบันมีเทคโนโลยีแบบรังผึ้งรวมทั้งคุณสมบัติทางกลใหม่นี้ และนวนิยายรวมแผ่นรังผึ้ง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

นามธรรม
ประวัติศาสตร์บทความ
ที่ได้รับ 21 ธันวาคม 2011
ที่ได้รับในรูปแบบแก้ไข 2 เมษายน 2012
ได้รับการยอมรับ 25 เมษายน 2012
พร้อมใช้งานออนไลน์ 8 พฤษภาคม 2012
คำสำคัญ:
Biomimetic
ด้วง
forewings
รังผึ้ง
คอมโพสิต
ใยบะซอลต์
ผู้เขียน 'สถาปัตยกรรมที่นำเสนอก่อนหน้านี้ของ forewings ด้วงได้กลายเป็นแหล่งที่มาของแรงจูงใจสำหรับ
การพัฒนา โครงสร้างรังผึ้งแบบบูรณาการ ในบทความนี้เราสั้นทบทวนสถาปัตยกรรมนี้อธิบายถึง
ลักษณะของโครงสร้างนิยายเรื่องนี้นำเสนอและแสดงให้เห็นว่า forewing ด้วงมีครบวงจร
แผ่นรังผึ้งมากกว่าดั้งเดิม "รังผึ้ง" โครงสร้าง ในที่นี้รูปแบบเรขาคณิตพื้นฐานของ
การวางแนวทางไฟเบอร์นอกจากนี้ยังมีและวิธีการในการพัฒนาเทคโนโลยีรังผึ้งแบบบูรณาการจะกล่าวถึง.
โดยสมมติว่าแต่ละพื้นที่หกเหลี่ยมของรังผึ้งที่เต็มไปด้วยเครื่องมือที่เป็นเพศชายและแผ่นต่อเนื่อง
ถูกสร้างขึ้นเราจะพิจารณาแยกส่วน แผ่นลงในจำนวนที่ จำกัด ของเครื่องมือชายขั้นพื้นฐานและรังผึ้งที่
1 บทนำ
การพัฒนาที่มีน้ำหนักเบาและมีความแข็งแรงสูงโครงสร้าง
คนโดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นแรงบันดาลใจทางชีวภาพเสนอทางเลือกที่มีแนวโน้มสำหรับ
ที่อยู่หลายความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ทางด้านวิศวกรรมที่สำคัญที่สุด
สำหรับการพัฒนาอย่างยั่งยืนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
วัสดุและระบบโครงสร้างพื้นฐาน การเรียนรู้จากสิ่งมีชีวิต
เป็นวิธีการเชิงตรรกะเช่นระบบชีวภาพของพวกเขาได้พัฒนากว่า
ล้านปีในการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติของพวกเขา
[1-3] ตัวอย่างที่แสดงให้เห็นว่าวิวัฒนาการธรรมชาติได้ช่วยให้มีชีวิต
ที่จะเอาชนะจุดอ่อนของโครงสร้าง [4,5] แรงบันดาลใจจาก
ความเข้าใจที่ forewings ของแมลงมีทั้งความแข็งแรงสูงและ
น้ำหนักน้อยที่สุดที่จำเป็นสำหรับการป้องกันและการบินผู้เขียนแรกของ
บทความนี้ได้รับการศึกษาสถาปัตยกรรมทางชีวภาพตั้งแต่ปี 1997
[6-9] แต่น่าเสียดายที่ forewings ด้วงได้รับการพิจารณาให้เป็น
วัสดุที่ไม่ได้มีอยู่ในการวิจัยในช่วงต้น [10] การรับรู้ว่าอาจ
จะเป็นเหตุผลที่ว่าทำไมการวิจัยเกี่ยวกับ forewings ด้วงของพวกเขาและ
biomimetics ได้รับการ จำกัด ให้สองมิติปฐมนิเทศใย
[11,12] ในการศึกษาที่รายงานก่อนหน้านี้เราตรวจสอบของพวกเขา threedimensional
โครงสร้างและมีความสามารถที่จะได้รับข้อมูลใหม่เกี่ยวกับ
ลักษณะทางสัณฐานวิทยาชีวภาพของพวกเขา [8,13,14] และการพัฒนาความเข้าใจสำหรับ
คุณสมบัติทางกลของพวกเขา [6-9,15,16] การตรวจสอบของเราไม่เพียง แต่
ได้รับการยืนยันความเข้าใจที่โผล่ forewings ควรมีทั้ง hig
ความแข็งแรงและน้ำหนักน้อยที่สุดสำหรับการป้องกันและการบิน แต่ยังนำเราไปสู่
​​การสร้างรูปแบบใหม่ของคอมโพสิต biomimetic น้ำหนักเบาที่มีมากขึ้น
ที่มีความซับซ้อนและละเอียดอ่อนกว่าโครงสร้างรังผึ้งปัจจุบัน นี้
คอมโพสิตมีรังผึ้งแบบบูรณาการอย่างสมบูรณ์กับ
ไฟเบอร์ trabeculae ที่มุมของแกนรังผึ้ง
[17,18] โครงสร้างรังผึ้งโดยทั่วไปจะมีน้ำหนักเบาและสูง
ความแข็งแรงคอมโพสิต [19-22] การศึกษาและการใช้งานที่เกี่ยวข้องเป็น
จำนวนมาก [23-26] จากวัสดุนาโน [27,28] เพื่อโครงสร้างขนาดใหญ่
เช่นที่ใช้ในเครื่องบินโบอิ้ง 787 และแอร์บัส-380 เครื่องบิน [29].
ปัจจุบันรังผึ้งพาณิชย์แผ่นแซนวิชเป็นผลิตภัณฑ์ที่ผลิต
โดย ยึดชิ้นงานเข้าแผ่นและชิ้นส่วนหลักซึ่งจะ
ทำให้แยกจากกันโดยใช้กระบวนการที่แตกต่าง [30,31] แผ่นแซนวิช
จะถูกแยกออกได้อย่างง่ายดายระหว่างแผ่นด้านข้างและหลักและนี้
แยกเป็นปัจจัย จำกัด ทั้งความแข็งแรงและการปิดผนึกด้าน นอกจากนี้
การใช้กาวและเรซินอื่น ๆ ที่ใช้สำหรับการสร้างแผ่นแซนวิชเป็นทั้ง
สิ่งแวดล้อมที่เป็นอันตรายและมีราคาแพง [32,33] เหล่านี้ที่จะเอาชนะ
จุดอ่อนของวิธีการผลิตแบบดั้งเดิมในที่สุดเราก็
ประสบความสำเร็จในการพัฒนาการผลิตแบบบูรณาการของรังผึ้ง
แผ่นแซนวิช [34,35] เป็นผลมาจากการวิจัยข้ามทางวินัยและ
การหลอมรวมของการออกแบบที่มนุษย์สร้างขึ้นและชีวภาพแรงบันดาลใจ ในบทความนี้หลังจากที่
สั้น ๆ การตรวจสอบการค้นพบและการวิจัยเกี่ยวกับรังผึ้งแบบบูรณาการ
โครงสร้างของ forewings ด้วงเราแสดงให้เห็นถึงเสน่ห์ของพวกเขา
คุณสมบัติและไม่ซ้ำกันและอธิบายรูปแบบพื้นฐานของการวางแนวเส้นใยของพวกเขา.
เราหารือความยากลำบากของการปั้นแบบบูรณาการและนำเสนอ
เทคโนโลยีรังผึ้งแบบบูรณาการ เช่นเดียวกับคุณสมบัติเชิงกล
ของแผ่นรังผึ้งใหม่นี้และนวนิยายแบบบูรณาการ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

บทคัดย่อบทความ : ประวัติได้รับ 21 ธันวาคม 2011รับแก้ไขแบบฟอร์ม 2 เมษายน 2555รับ 25 เมษายน 2555ใช้ได้ออนไลน์ 8 พ.ค.คำสำคัญ :ไบโอมิเมติคด้วงforewingsรังผึ้งคอมโพสิตหินบะซอลท์ไฟเบอร์ผู้เขียนเคยนำเสนอสถาปัตยกรรมของด้วง forewings ได้กลายเป็นแหล่งที่มาของแรงบันดาลใจสำหรับการพัฒนาแบบบูรณาการโครงสร้างรังผึ้ง . ในกระดาษนี้เราสั้น ๆตรวจสอบสถาปัตยกรรมนี้ อธิบายลักษณะนี้ได้เสนอโครงสร้างใหม่ และพบว่ามีด้วง forewing แบบครบวงจรรังผึ้งแผ่นมากกว่าแบบดั้งเดิม " รังผึ้ง " โครงสร้าง ในที่นี้ รูปแบบทางเรขาคณิตพื้นฐานของทิศทางไฟเบอร์มีบริการ และวิธีการพัฒนาแบบรังผึ้ง เทคโนโลยีนี้โดยกำหนดว่า แต่ละพื้นที่หกเหลี่ยมของรังผึ้งที่เต็มไปด้วยเครื่องมือชายและแผ่นต่อเนื่องถูกสร้างขึ้น เราพิจารณาแยกจานเป็นจำนวนจำกัดของเครื่องมือพื้นฐาน และรังผึ้ง ชาย1 . แนะนำการพัฒนาโครงสร้างน้ำหนักเบาและความแข็งแกร่งสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งได้แรงบันดาลใจที่เสนอทางเลือกที่มีศักยภาพกับการท้าทายทางวิศวกรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สำคัญที่สุดการพัฒนาที่ยั่งยืนและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมวัสดุและระบบโครงสร้างพื้นฐาน การเรียนรู้จากการมีชีวิตเป็นวิธีการเชิงตรรกะ ระบบชีวภาพของพวกเขามีการพัฒนามากกว่าล้านปีเพื่อปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติของพวกเขา1 ) [ 3 ] ตัวอย่างวิวัฒนาการแสดงว่าธรรมชาติได้ช่วยสิ่งมีชีวิตที่จะเอาชนะจุดอ่อนของโครงสร้าง [ 4 , 5 ] แรงจูงใจ โดยข้อมูลเชิงลึกที่ forewings ด้วงมีทั้งสูงและแรงน้ำหนักน้อยที่สุดที่จำเป็นสำหรับการป้องกันและการบินครั้งแรก ผู้เขียนงานวิจัยนี้ได้ศึกษาสถาปัตยกรรมของชีวภาพตั้งแต่ปี 19976 ) [ 9 ] ขออภัย ด้วง forewings ได้รับการถือว่าเป็นมีวัสดุในช่วงต้นวิจัย [ 10 ] การรับรู้ว่าอาจได้รับเหตุผลที่งานวิจัยเกี่ยวกับ forewings ด้วงและของพวกเขาไบโอมิเมติกได้รับการ จำกัด การวางแนวไฟเบอร์แบบสองมิติ[ 11,12 ] ในการศึกษาก่อนหน้านี้รายงาน , เราตรวจสอบของ threedimensionalโครงสร้างและสามารถได้รับข้อมูลใหม่ทางชีวภาพของพวกเขา [ 8,13,14 ] และพัฒนาข้อมูลเชิงลึกสำหรับสมบัติเชิงกลและ 9,15,16 [ 6 ] การสืบสวนของเราไม่เพียงยืนยันความเข้าใจว่าด้วง forewings ควรมีทั้งนักความแข็งแรงและน้ำหนักที่น้อยที่สุดสำหรับการป้องกันและการบิน แต่ยังนำเราสร้างชนิดใหม่ของคอมโพสิตไบโอมิเมติคเบาที่เป็นมากกว่าที่ซับซ้อนและละเอียดอ่อนกว่าโครงสร้างรังผึ้งในปัจจุบัน นี้คอมโพสิตโครงสร้างรังผึ้งที่มีคุณลักษณะแบบบูรณาการอย่างสมบูรณ์เสริมเส้นใยโดยใช้ที่มุมของแกนรังผึ้ง[ 17,18 ] โครงสร้างรังผึ้งมักจะน้ำหนักเบาและสูงความแรงของคอมโพสิต [ 19 – 22 ] ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาและการประยุกต์ใช้เป็นมากมาย [ 23 – 26 ] , จากวัสดุ [ นาโน 27,28 ] โครงสร้างขนาดใหญ่เช่นที่ใช้ใน boeing-787 และ airbus-380 เครื่องบิน [ 29 ]ปัจจุบันรังผึ้งแซนวิชแผ่นผลิตขึ้นในเชิงพาณิชย์โดย adhesively เข้าร่วมจานชิ้นส่วนและส่วนประกอบหลักซึ่งเป็นทำแยกต่างหาก โดยใช้กระบวนการ 30,31 [ อื่น ] แซนวิชจานสามารถแยกระหว่างแผ่นด้านข้างและหลักและแยกเป็นปัจจัยบั่นทอนทั้งพลัง และด้านข้างปิดผนึก นอกจากนี้ใช้กาวและเม็ดอื่น ๆที่ใช้สำหรับจานแซนด์วิชอาคารทั้งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม และแพง [ 32,33 ] ที่จะเอาชนะเหล่านี้จุดอ่อนของวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม เราในที่สุดประสบความสำเร็จในการพัฒนาการผลิตรวมของรังผึ้งจานแซนด์วิช [ 34,35 ] ผลของการวิจัยข้ามทางวินัยและการรวมตัวกันของมนุษย์และไบโอ แรงบันดาลใจในการออกแบบ ในกระดาษนี้ , หลังจากสรุปการตรวจสอบการค้นพบและการวิจัยแบบรังผึ้งโครงสร้างของแมลง forewings เราแสดงของพวกเขาที่น่าสนใจและคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์และอธิบายรูปแบบพื้นฐานของไฟเบอร์ปฐมนิเทศเราได้กล่าวถึงปัญหาของผู้บริโภคและปัจจุบันรวมแบบรังผึ้ง เทคโนโลยี รวมทั้งสมบัติทางกลนี้ใหม่และแผ่นรังผึ้งแบบใหม่