Articles

Versterkingen in vogelvleugelbotten: Experiments, analysis, and modeling

Bijna alle moderne vogelsoorten kunnen vliegen; de mechanische bekwaamheid van hun vleugels en de stijfheid van hun skelet zijn geëvolueerd om deze buitengewone prestatie mogelijk te maken. Een van de interessantste voorbeelden van structurele aanpassing bij vogels is de inwendige structuur van hun vleugelbotten. Bij vliegende vogels moeten de beenderen voldoende sterk en stijf zijn om de krachten tijdens het opstijgen, vliegen en landen te kunnen weerstaan, met een minimum aan gewicht. De morfologie van de dwarsdoorsnede en de aanwezigheid van verstevigingsstructuren (stutten en ribbels) in vogelvleugelbotten verschillen van soort tot soort, afhankelijk van hoe de vleugels worden gebruikt. Er wordt aangetoond dat zowel de morfologie als de interne kenmerken de weerstand tegen buiging en torsie verhogen met een minimaal gewichtsverlies. Prototypes van versterkende stutten gefabriceerd door 3D printen werden getest in diametrale compressie en torsie om het concept te valideren. Bij compressie verminderde de ovalisatie door het inbrengen van de stutten, terwijl ze geen effect hadden op de torsieweerstand. Een elastisch model van een cirkelvormige ring versterkt met horizontale en verticale stokjes is ontwikkeld om de drukverstevigingsrespons van de ring te verklaren die wordt veroorzaakt door verschillend georiënteerde stokjes.