龙虾在水环境下用螯部来挖掘和推动土壤,研究龙虾螯部结构分形特征对于设计疏浚机具等水环境下的切土机械有一定的启发作用。应用分形理论测定龙虾螯部体表上非光滑结构单元的分布情况,以定量方式准确描述其分布规律。分析结果表明龙虾螯部体表上非光滑结构单元为乳突状的凸包以及少量的棘刺,其法向投影近似为圆形,投影直径值满足正态随机分布,龙虾螯部体表上非光滑结构单元的分布具有分形特征,分数维数为0.021~0.032。研究结果为设计减粘减阻的仿生疏浚绞刀提供了定量依据。

为了进一步探究基于河蚌外壳表面结构的棱纹形仿生疏浚绞刀刀齿的减阻效果,利用SolidWorks软件设计了3种不同间距分布的仿生刀齿模型。根据仿生疏浚绞刀刀齿切削土壤的工作特点,借助ANSYS/LS-DYNA软件,模拟分析仿生疏浚绞刀刀齿切削土壤的过程,通过与普通刀齿的切削阻力作对比,得出棱纹分布间距为10.00 mm的仿生疏浚绞刀刀齿具有最佳的减阻效果,其减阻率为9.32%。研究结果为仿生疏浚绞刀刀齿的参数优化设计提供了参考。