|
Материалы

Моделирование в конструкционной бионики


 

В нашей стране и за рубежом накоплен большой опыт в использовании «патентов» живой природы в технике. Широкие горизонты открываются в этом направлении в области строительства. Здесь и возможности поиска новых, функционально оправданных архитектурных форм, отличающихся красотой и гармонией, и создание новых рациональных конструкций с использованием прогрессивных материалов, и регулирование внутренних усилий и нагрузки.

Специалист по формообразованию в природе и технике И.Ш. Шевелев в книге «Принцип пропорции» пишет : «Нам нужно понять не столько формы и конструкции природы, сколько методы конструирования и принципы, обусловливающие подлинное структурное единство, присущее всякому объекту природы…»

Аналогичную мысль высказал архитектор Ю.С.Лебедев в книге «Архитектурная бионика», изданной под его редакцией: «Под архитектурно- бионической моделью подразумевается такая мысленно представляемая или вещественно (материально) реализованная система, которая в конкретно-образной форме отражает и синтезирует законы и принципы формообразования живой природы и архитектуры с целью выполнения архитектурных задач, а также получения новой информации о законах и принципах формообразования в живой природе и архитектуре».

Изучение природы архитекторами прошлых времен обычно заключалось в познании законов гармонии, пропорций, единства частей и целых природных структур с целью перенесения их на постройки. Но низкий уровень науки и техники не позволял зодчим до конца воспользоваться плодами творчества «великого конструктора» - природы. Возводимые сооружения, несмотря на их внешнюю подвижность и органичность, были также инертны и статичны, как и применявшиеся природные материалы – песчаники, ракушечник, дерево и т.д.

Повышение уровня научных знаний и появление искусственных строительных материалов позволили инженерам создавать более рациональные конструкции. Наиболее совершенным из них стали находить аналоги среди созданий природы. Стальная башня Эйфеля напоминает по своему строению большую берцовую кость человека. Даже рассчитанные по сложным математическим формулам углы между элементами каркаса башни строго соответствуют наклону и ориентации костных структур. Но инженер не копировал природу сознательно. Доведенное до совершенства инженерное сооружение и создание природы оказались подчиненными одним и тем же принципам конструирования.

Архитектоника (строительное искусство) – художественное выражение закономерностей строения, соотношение нагрузки и опоры, присущих конструктивной системе сооружения (кратко «тектоника»). Ее воплощение состоит в единстве конструкционной формы и законов механики. Тектоника биологических систем выглядит значительно сложнее, так как «конструкции» включаются в организм, выполняющий качественно иные функции. Форма возникает здесь в результате наложения различных подсистем.

Поэтому следует избегать упрощенного взгляда на произведения природы и автоматического переноса ее форм в практику. Это может стать причиной грубых ошибок и заблуждений. Так, например, несмотря на совершенство строения и формы яичной скорлупы, прежде чем использовать ее тектонику как аналог при создания конструкций, необходимо усвоить, что ее сопротивление механическим воздействиям в поперечном направлении намного меньше, чем в направлении большого диаметра. Очевидно, именно вследствие этого, нельзя просто вырезать любую часть яйца и рекомендовать ее как архитектурную форму.

Конструкционная бионика использует метод воспроизведения природных систем посредствам объемных моделей. Моделирование здесь не только способ познания законов структурообразования отдельных природных систем, но и инструмент непосредственного решения практических задач. Если задача природы тождественна технической задаче, живая система может стать прообразом инженерной конструкции, т.е. служить начальным приближением при решении задач структурного синтеза. Достижения конструкционной бионики способствуют утверждению теории структурного синтеза, основанной на принципе стационарного действия и содержащей критерии рациональности конструкций.

Общее время работы: 15.810966491699 мс
Использование памяти: 658 КБ