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设计仿生学：汽车也能如鲜花般绽放作者：黄中柱来源：《赢未来》2012年第10期无论是保时捷911 RS2.7还是美洲虎E—TYPE，各大汽车品牌的某些车型或多或少都借鉴了动植物的形态。
而未来，仿生学的设计理念将成为主流。
外观作品名叫“PETAL”（寓意“花瓣”），灵感源于玉兰花柔美轻盈的花瓣。
整车以修长的椭圆形为主体，车尾与车门被设计成瓣状形态，简洁大方。
当车门向两边打开，车子便宛如徐徐绽放的花朵。
车身以紫红色和粉紫色做主色，外壳采用透明材质，加上车头曲面上的白色高光，突显出整体的通透和流畅。
车轮突破固有的“圆轮”思维，代之以四个靠磁力驱动的平板，增添了作品的未来感。
内饰大众中国部设计总监西蒙·罗斯比（Simon Loasby）曾对PETAL的内饰评价道：“充满强大的力量和动感（have great energy and motion）。
”这体现在方向盘前面的设计上，设计者采用切割的方式把前端部分碎片化，然后辅以凌厉的曲线和紫、白两色作点缀，形成富有层次感的瓣状结构；座位则以前后座安排，配合车身的动感流向，椅子背部和底部都尽量设计得宽大，以增加内部的空间感和舒适感。
从凌厉的前端到柔和的后部，犹如一滴浓墨滴进水缸，刚开始浓度很大，然后慢慢扩散，最后溶于水中。
在内饰设计中，设计者还运用了全息投影技术，立体展示路况、天气、车内温度等实时息。
科技和环境配套PETAL采用零排放、零污染的磁悬浮技术：在未来城市的道路下铺设电力系统，当车轮与路面接触时，正负电荷会在车轮下形成脉冲电流，驱动它前进。
并且，所有车辆都将与道路网络系统连接，只要设定了目的地，驾驶辅助系统就会导航汽车。
而当某辆PETAL转向或刹车时，附近的其他PETAL也会收到系统的提醒。
另一个独特设计是使用了“仿生学”概念的停车系统：当汽车靠近，多爪型的支架会把车子提升到半空中，犹如一棵开满玉兰花的大树，减少地面空间的浪费。
停车期间，支架还会给汽车充电。
仿生设计启示下汽车设计创新案例剖析随着科技的进步和人类对自然界的深入研究，仿生设计作为一种新兴的设计思维方式，有着广泛的应用领域。
汽车设计作为其中的一个重要领域，也受到了仿生设计的启发。
本文将通过分析几个汽车设计案例，探讨仿生设计对汽车设计创新的影响和意义。
一个典型的借鉴了仿生设计思维的汽车设计案例是梅赛德斯-奔驰的Bionic车型。
该车型通过模仿海洋生物箱鲸鱼皮肤的纹理来改善气动性能，降低风阻。
汽车外形沿袭鲸鱼身体的流线型，并采用了类似于鲸鱼胸鳍的护板结构，提高了车辆的稳定性和操控性。
这一设计不仅延续了梅赛德斯-奔驰一贯的奢华和科技感，还有效地提升了车辆性能和能效。
另外一个有趣的仿生设计案例是丰田的Mirai氢燃料电池汽车。
该车型在设计上参考了叶片藻等水生植物的光合作用结构，将其应用于车身表面。
这一设计使得车身具备了光合作用的功能，能够直接从空气中吸收二氧化碳，并产生氢氧化合物来产生电力。
通过这一创新的设计，Mirai汽车实现了真正的环保和可持续发展，为未来汽车的发展指明了方向。
仿生设计不仅仅限于外观的设计，还可以在汽车内饰中得到应用。
保时捷的918 Spyder超级跑车就是一个很好的例子。
这款车的内饰设计中，借鉴了飞机座舱的形态，并运用了科技感十足的灯光和仪表板，营造了一种未来主义的视觉效果。
同时，为了提高车内乘坐的舒适性，设计师参考了人体工程学和动物骨骼结构，将座椅和踏板等部位进行了优化，使得乘坐者在高速行驶中更加稳定和舒适。
除了外观和内饰之外，汽车的机械结构也可以受到仿生设计的启发。
福特的福克斯车系就采用了仿生学的思想，使车辆的前部结构模仿了石头的形状和分布方式。
石头是自然界中一种非常坚硬和稳定的物质，通过这一设计，福克斯车辆的前部能够更好地吸收碰撞能量，提高车辆的安全性能。
综上所述，仿生设计对汽车设计的影响和意义是多方面的。
它不仅可以通过模仿自然界的形态和结构来提高车辆的气动性能、减小风阻，还可以通过借鉴生物的功能和能效来实现车辆的环保和可持续发展。
大学生方程式赛车仿生造型设计研究作者：宋明亮周妍李宝军胡平来源：《艺术与设计·理论》2013年第08期摘要：仿生造型设计一直被设计师们广泛应用于汽车造型设计之中。
文章将深入分析研究生物形态与设计对象之间的关联对应，详细介绍仿生设计如何运用于大学生方程式赛车造型设计。
关键词：仿生设计造型设计大学生方程式赛车检索：仿生学自上世纪中期出现以来，便被广泛应用于各个领域。
人们逐渐认识到自然界中各种生命形态，经过物竞天择与适者生存所演变和发展积累的丰富经验，可以启发人们不断的联想和思考，从而发明并创造出更多遵从自然规律的新产品、新技术。
近年来，随着可持续发展生态自然观的大力宣传和推动，仿生设计更成为设计领域的焦点。
本文以中国大学生方程式赛车为设计对象，在满足比赛规则的前提下，运用仿生造型设计方法，深入分析研究生物形态与赛车造型的之间的关联对应，详细介绍仿生设计方法在大学生方程式赛车造型上的应用。
一、仿生学与仿生设计根据国内学者的诠释，仿生学可以这样定义：研究生物系统的结构、性状、原理、行为以及相互作用从而为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构成的技术科学。
”仿生一直是设计师们积极探求的一个领域，人们利用仿生学原理来指导工业设计已经成为工业设计中的一个分支，即仿生设计。
仿生设计可以概括的理解为从自然界的形态、功能、结构等方面进行抽象概括，并将其应用于设计领域以达到预期效果的一种设计方法。
其中对形态的模仿是人们在长期向大自然学习的过程中，经过经验积累，选择并改进其功能形态而创造的更优良、多样化的形态。
形态仿生赋予设计形态以生命的象征，从而使设计产品具有独特的生命特征及文化意义。
仿生设计绝不是对自然界中生命形态的简单模仿；相反，它是在深刻理解自然生物的基础上，在美学原理和造型原则的作用下的一种具有高度创造性的思维活动。
二、关于中国大学生方程式赛车中国大学生方程式汽车大赛是中国汽车工程学会及其合作会员单位，在学习和总结美、日、德等国家相关经验并结合中国国情的基础上，为培养在校大学生的设计制造、成本控制以及团队沟通协作等各项能力而精心打造的一项全新赛事。
专利名称：一种汽车车顶盖加强筋仿生结构设计方法专利类型：发明专利
发明人：徐峰祥,王君瑶,华林,龚铭远,邵天如
申请号：CN201911117772.2
申请日：20191115
公开号：CN110990945B
公开日：
20220506
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提出一种汽车车顶盖加强筋仿生结构设计方法，对汽车上车顶盖进行三维结构建模并形成有限元模型，分别进行抗积雪压溃能力、抗压和抗凹性能计算分析，以柔度为优化目标，对车顶盖模型进行单一工况下的结构拓扑优化，采用基于密度法中的SIMP的折衷规划法进行多目标拓扑优化，对形成的新加强筋进行三维结构的建模及性能分析，结合双子叶植物叶脉在自然应力作用下达到的一种自然有序的最优结构，对车顶盖加强筋结构进行仿生设计。
本发明解决了非凸优化问题，综合考虑了多种工况对车顶盖结构的综合影响，并充分利用自然界已有结构来完善和提高汽车车顶盖结构性能。
申请人：武汉理工大学
地址：430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
国籍：CN
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仿生设计在汽车造型设计中应用的思考作者：费照阳来源：《艺术殿堂》2018年第05期【摘要】仿生设计技术的应用已经受到了汽车行业的高度重视，在车型、车灯、车门、尾翼等设计中，都得到了一定应用。
目前，仿生设计在汽车造型设计领域已经得到了较为广泛的应用，引领着汽车造型设计的革新。
本文将对仿生设计技术在汽车造型设计中的应用进行分析，包括形态仿生、功能仿生、色彩仿生和结构仿生的应用等，以期全面提升汽车造型设计的功能和性能水平，满足用户的实际需求。
【关键词】仿生设计；汽车造型；造型设计前言：仿生设计技术是目前较为先进的设计技术，通过模仿自然生物的造型特点，使汽车造型更加流程，具有较高的观赏性。
在当今的汽车市场中，由于各品牌汽车的生产技术水平不断提高，在同等价位的产品中，很难建立质量和技术上的优势，因此外观造型逐渐成为吸引客户的主要因素。
新颖的造型设计能够快速吸引客户注意力，促进汽车产品销售。
仿生设计的应用引起了汽车造型设计的新潮流，各种概念模型和新型产品不断涌现，为汽车市场的繁荣注入了新的活力。
1、形态仿生设计的应用形态仿生设计是指在汽车造型设计中，融入生物在不同环境中的状态，以此在增强汽车整体的性能，同时在根本上提高汽车自身的美学效果。
形态仿生设计可以分为抽象形态仿生、具象形态放生两种，而汽车造造型的设计中，更适合采用速度较快的生物进行形态仿生设计，如猎豹、羚羊，这基本是由汽车的属性构成的。
在对汽车造型进行设计时，不仅需要对进一步强化其汽车“速度”的功能，更应该对造型进行创新，通过这样的方式激发消费者的购买欲望，实现营销的目的。
例如：Pforzhemim大学毕业生Anne·Forschner，根据形态仿生设计的理念结合雨的形态，为宝马设计了一款概念车，命名为Lovos Concept。
在设计中，车体镶满鳞片，同时鳞片中含有太阳能电池，能够为车带来充足的动力，又能够节约更多的石油资源，是一款全新的以太阳能为动力的概念车。
收稿日期:2008-07-17作者简介:张希可(1983-),男,河南新乡人,陕西科技大学硕士研究生,主攻设计艺术学。
汽车仿生设计张希可,王秀峰(陕西科技大学,西安710021)摘要:通过对仿生设计在汽车设计中运用实例的分析,探讨仿生设计在汽车设计中的运用情况、发展历程以及重要地位。
分析仿生设计与未来汽车发展的重要关系和其在汽车设计中的发展趋势,为未来汽车的设计与发展寻求新思路和新方向。
关键词:汽车设计;仿生学;仿生设计中图分类号:U 469;T B472 文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2008)12-0227-03B io nic Design of Automo bileZH A N G X i -ke,WA N G X iu -f eng(Shaanxi U niversit y of Science &T echno lo gy ,Xi'a n 710021,China)A bstract:T he applicat ion,develo pment histor y,and the impor tance o f bionic design in aut omobile were discussed wit h r eal cases analysis.T he r elationship between the bio nic desig n and the automobile de -v elopment,and t he dev elo pment t endency w as analy zed.T he purpose was topro vide reference fo r futur e auto mobile design.Key words:automo bile design;bio nics;bionic desig n所谓仿生设计就是人们通过对大自然不断的学习和积累,通过模拟或改进大自然及生物系统的结构、功能、形态、色彩等信息,并将这些信息运用到设计中的方法。
自然界中至少有140万种不同形态的生物在繁衍生息,为设计师提供了永不枯竭的资源库、源源不断的设计灵感、和层出不穷创意[1]。
仿生设计作为新兴的学科却一直伴随着汽车设计的发展,也许设计师最初是无意识地模仿或者是不屑一顾仿生设计。
但是,无法否认,仿生设计学的确真实地存在于汽车设计的方方面面。
如今,仿生设计已经成为汽车设计的趋势,成为生产商取得竞争实力的有效途径。
1 仿生设计在汽车设计中的发展从仿生设计学的提出到其在汽车设计中的应用也经历了从无意识到有意识、从盲目到科学、从简单到复杂的过程。
起初设计师并没有意识到或是不屑一顾仿生学在汽车设计中的作用,而是在设计完成后,人们重审或回味的时候不经意地发现某个设计与什么很像。
比如:堪称经典设计的大众/甲壳虫0是因为车子设计完成后其外型酷似甲壳虫,因而被戏称为/甲壳虫0的,并不是人们通过对甲壳虫外形的分析和风洞试验仿生设计而来的。
相对于前人的巧合,如今的设计师会深入生活仔细观察,收集材料认真分析,运用仿生设计学的研究方法主动寻找设计的灵感。
刚开始的汽车仿生设计并不像现在一样,有一套系统科学的研究方法去指导实践,人们只能边摸索实践边总结。
现在采用的/模型分析法0是仿生设计学研究的主要方法。
通过创造生物模型和技术模型以及可行性分析与研究创造出仿生设计的模型,然后进行风洞等试验,并对模型进行可行性分析研究和数据采集[2]。
随着现代仿生设计学的发展,汽车的仿生设计结束了一味简单的形态模仿,更加重视对生物的功能、构造及运动原理等的模仿,逐步形成由内而外的设计流程。
2 仿生设计在汽车设计中的运用从仿生设计在汽车设计中运用的情况来看,人们目前研究的重点在:形态仿生设计、功能仿生设计、结构和材料仿生设计。
2.1 形态仿生设计的应用所谓的形态仿生就是模仿生物体和自然界物质存在外部形态和象征寓意,通过变形、抽象、概括提炼等处理手法将其运用到汽车造型的设计中。
形态仿生设计使产品具有很好的亲和力、自然性、情趣性,设计师通过努力追求和演绎形态的情感性、趣味性,迎合消费者的心理和视觉感受和需求,赢得广阔的227张希可等 汽车仿生设计市场[3],见图1。
图1 自然界与汽车仿生设计的关系F ig.1R elatio nship bet ween the natureand aut omobile bionic desig n为了体现车子风驰电掣的速度感,设计师将汽车外形的设计刻意模仿善于奔跑的猎豹、狮子等的形象。
也许这些造型并不能降低风阻、提高速度,但是这些外形给人们的心理和视觉赋予了某些隐含的暗示[4]。
克莱斯勒公司的道奇蝰蛇跑车无论从名字、标志、车大灯、到整车造型都像蝰蛇一样充满攻击性,对着你怒目而视,就连又宽又矮的车身和又宽又矮的轮胎,也能让人尽情想象驰骋时的力量与速度。
形象地告诉赏车人这款跑车动力强劲,跑劲儿十足,见图2。
图2 道奇蝰蛇F ig.2T he V iper o f Dodge形态仿生设计可以采用具像仿生和抽象仿生这2种方法,将生物体的整体或局部通过提炼、夸张、减弱、变化、归纳等手法的处理,在不丢弃/形0的同时更要生动、形象、概括地传递/神0。
2.2 功能仿生设计的应用自然界的生物体在适应/物竞天则、适者生存0的自然淘汰中,练就了各种各样的人们所不具备的非凡功能,所以人们凭借产品这个媒介通过对生物体的模仿来实现那些不具备的功能。
对自然界的功能仿生设计为科学的发展、人类的进步描绘了宏伟的蓝图,而功能仿生设计同样为汽车界的发展提供了无限的可能和空间。
随着汽车日新月异的发展,汽车的速度、安全性、舒适性等越来越受到设计师的关注,所以,在考虑设计时会有意识的将他们作为决定性因素。
在风阻、防滑、材料、空间安排等方面作足够的功课[5]。
福特S -M A X 车身侧面的通风口,模仿了鱼类的鳃裂。
这种/鱼鳃式0设计不只是形态上的仿生,在功能上也有重要意义。
当汽车高速行驶时,空气阻力主要包括空气对车身正面的图3 福特S-M AX 侧通风口F ig.3T he side v ents of Fo rd S-M A X阻力和侧面的摩擦力,而在侧翼加上通风口可减少汽车高速行进时侧面空气的阻力,增强行驶中的稳定性,提高行驶速度,见图3。
德国工程师赖因哈德#蒙德尔通过观察和研究发现一种生活在南美洲的树蛙,四肢前部表面呈六角形,这种特殊的体态使它每次跳跃落地后的动作非常稳定,而后设计出一款六角形花纹轮胎,能够保证雪地行车及湿地刹车时的安全。
人们根据蜘蛛爬行的原理,研制成一种有超强越野能力的越野车,它可轻松通过峡谷地带。
根据袋鼠在草原与沙漠卓越的跳跃能力,模仿袋鼠发明了无轮汽车,即跳跃机。
使人们能在草原与沙漠行走如飞。
如此的例子举不胜举,仔细盘点汽车发展的每一个重要的时刻,功能仿生都伴随其左右,陪伴汽车业一起成长。
2.3 结构仿生设计的应用结构仿生设计是深入地了解生物体自身内部的组织方式与运行模式,从中受到启发并且提取需要的元素在恰当的时候以恰当的方式运用到我们的设计中。
随着仿生学的深入发展,人们从生物体的结构和肌理中得到不少启发。
当风阻问题成为我们首要攻破的难题时,人们将更多的目光投入到车身的结构和线条上,那么有没有完美的结构和线条能够最大限度地降低风阻呢?那一种生物体能够给我们启示呢?梅塞德斯-奔驰公司新推出的一款仿生概念车的雏形是一种热带硬鳞鱼)))箱鲀,其外表非常光滑,该款汽车车头形状模拟鱼类头骨的生理结构设计而成,因为鱼头骨的结构使鱼类克服了水中游动时遇到的大部分水流阻力,狭小的前脸和光滑的表面可以让空气顺利地通过身体,几乎不会产生影响空气动力效率的紊流。
另外,箱鲀独特的外形使其身体上、下部的边缘产生很多小旋涡,使箱鲀在任何位置都能保持平稳、安全地游动,并且不用摆动鱼鳍,有效减少体力的流失[6]。
奔驰公司希望箱鲀独特的汽动力性和稳定性应用到这一款概念车上,经风洞实验结果表明,该车在同级车中将空气动力学发挥到了极致,风阻系数仅为0.19,见图4。
2.4 材料仿生设计的应用在车辆材料上人们也充分借鉴生物的某些特点,如现在用于汽车外壳或装甲输送车的外表材料,就是鲍鱼的壳带给人们的启示,鲍鱼的壳外表扁平、非常坚固,能够抵御136kg 的巨浪,而丝毫无损。
科学家们已合成一种牢固程度两倍于鲍鱼壳的材料,这种材料可以使车辆更加坚固。
228包装工程 PA CK A GI NG ENG IN EERI NG V ol.29N o.122008.12图4奔驰仿生概念车Fig.4M ercedes-Benz bionic concept car宝马的轻质技术专家通过对哺乳动物和鸟类的骨骼结构的研究,发现发泡塑料具有质轻、省料、隔热、隔音、吸收冲击载荷等多项功能。
而发泡材料出色的能量吸收性能在自然中发挥最突出的例子是猫头鹰和大象的头部。
大象的头部虽然只有几公斤,却能轻松移动几百公斤的重量。
/镁0作为一种有巨大发展前景的轻质材料,其在汽车设计中的重要性不容忽视。
宝马在新的直列六缸发动机上运用了镁、铝曲轴箱。
这一镁铝组合,使宝马重量减轻了10kg,而广泛应用于汽车中的镁铝组合模式的原理正是来源于海葵和水母。
具有自清洁功能的荷叶、芸苔等植物表面微结构的特征启发人们研发了一种高分子仿生涂层,这种纳米材料涂层为汽车穿上了/防尘衣0。
这种仿生涂层表现出类似天然荷叶的自清洁功能,同时该仿生表面还具有类似荷叶的/自修复0功能。
越来越轻便的车身,越来越舒适安全驾驶,越来越眩目的功能无不昭示着仿生学在材料领域的突破给汽车设计的发展注入新的生机,将带领汽车设计进入新的时代。
3结语仿生设计可以最优化汽车设计,自然界进化的趋向是以最低的消耗来满足最大的功能需求,而生物体在几千年的优胜劣汰中早已经具备了最优化的形态、功能、结构等。
对它们进行的仿生设计势必使我们能够最优化我们的汽车设计[7]。
仿生设计使汽车的发展呈现多元化,由于仿生设计的无限可能性使汽车设计向多元化方向发展,人们打破了传统思维,开始从不同方面谋求汽车的发展之路,不再仅拘泥于改变汽车的形态和功能,更加重视于新材料、新能源的研究和开发。
仿生设计为汽车设计创造了智能型发展的未来,生物智能是仿生学研究的本质内容,随着越来越多的生物智能研究成果的推出,生物智能的仿生设计在汽车设计中的应用会越来越广泛和普遍,成为一种设计趋势,这将为汽车设计开辟一个新的纪元。
如今,仿生设计对汽车设计的影响已经举足轻重。
在呐喊着科技和创新的今天,仿生设计的介入,给汽车的发展带来越来越多的惊喜,它不仅为汽车界注入了源源不断的设计灵感,开拓了广袤无垠的创意空间,也为汽车以后的发展提供了无限发展的可能性。
