本书的主要内容安排如下：第1章介绍结构仿生学在国内外的研究现状和应用前景，并结合现有的仿生建筑实例及其生物原型对结构仿生学的分类及仿生原理进行阐述，然后介绍开展蜻蜓翅膀结构仿生研究的理论价值和工程应用前景，以及作者对蜻蜓翅膀开展仿生研究已取得的成果；第2～5章分别介绍基于新型协同转动法发展的二维、三维梁元和三边形、四边形曲壳单元的理论公式，以及为消除这些单元的膜闭锁和剪切闭锁问题所采用的各种方法，并通过丰富的典型算例，对这些单元的可靠性、收敛性和计算精度进行系统的检验；第6章介绍针对蜻蜓翅膀独特的网状翅脉与翅膜杂交结构，基于新型梁元和曲壳单元建立的超级单元的理论公式；第7章介绍前面几章算例分析中采用的求解结构非线性增量平衡方程的方法(该章部分内容引用了李元齐教授、罗永峰教授、沈祖炎教授、杨永斌教授和Carrera教授等的研究成果)；第8章介绍对蜻蜓翅膀网状翅脉结构进行有限元分析得出的结论，并给出几个新型空间结构体系仿生设计方案；第9章对本书的内容进行总结，对今后进一步开展的研究工作进行展望。

结构仿生学已在土木建筑、航空航天、机械工程和工程力学等诸多领域得到了广泛的应用。本书介绍了作者针对蜻蜓翅膀结构开展的仿生研究在新型有限元计算理论和结构仿生设计等方面取得的新成果。内容包括：仿生学的发展现状和工程应用前景综述，以及各种高层建筑结构和大跨空间结构体系的仿生设计原理与方法；系列新型协同转动梁元和三边形、四边形曲壳单元计算理论及五种超级有限单元；常用的结构非线性平衡方程增量求解方法；蜻蜓翅膀样本试验成果及对蜻蜓翅膀结构进行有限元分析得出的启示性结论；新型空间结构体系仿生(蜻蜓翅膀)设计等。

本书可作为土木建筑、航空航天、机械工程和工程力学等相关领域的科研人员、技术人员、高等学校教师、研究生和高年级本科生的参考资料。

前言

第1章 绪论

1.1 结构仿生学的发展现状及应用前景

1.2 建筑结构仿生学的分类及工程应用实例

1.3 结构仿生学中的关键力学问题

1.4 蜻蜓翅膀结构仿生及新型有限元计算理论

参考文献

第2章 新型协同转动二维梁单元计算理论

2.1 概述

2.2 二维梁元的协同转动框架描述

2.3 二维梁元的运动学方程

2.4 二维梁元在局部坐标系下的切线刚度矩阵

2.5 二维梁元在整体坐标系下的切线刚度矩阵

2.6 算例分析

2.7 结语

参考文献

附录

第3章 新型协同转动三维梁单元计算理论

3.1 概述

3.2 三维梁元协同转动框架描述

3.3 三维梁元的运动学方程

3.4 三维梁元在局部坐标系下的切线刚度矩阵

3.5 三维梁元在整体坐标系下的切线刚度矩阵

3.6 等效节点荷载计算

3.7 算例分析

3.8 结语

参考文献

附录

第4章 新型协同转动四边形曲壳单元计算理论

4.1 概述

4.2 四边形曲壳单元协同转动框架描述

4.3 四边形曲壳单元的运动学方程

4.4 四边形曲壳单元在局部坐标系下的切线刚度矩阵

4.5 四边形曲壳单元在整体坐标系下的切线刚度矩阵

4.6 算例分析

4.7 结语

参考文献

附录

第5章 新型协同转动三边形曲壳单元计算理论

5.1 概述

5.2 三边形曲壳单元协同转动框架描述

5.3 三边形曲壳单元的运动学方程

5.4 三边形曲壳单元在局部坐标系下的切线刚度矩阵

5.5 三边形曲壳单元在整体坐标系下的切线刚度矩阵

5.6 算例分析

5.7 结语

参考文献

附录

第6章 新型协同转动超级有限单元

6.1 概述

6.2 四边形曲壳单元公式的改进

6.3 三边形曲壳单元公式的改进

6.4 梁元与曲壳单元杂交多边形超级单元

6.5 结语

参考文献

附录

第7章 结构非线性平衡方程的增量求解方法

7.1 概述

7.2 广义位移控制法

7.3 位移控制法

7.4 弧长法

7.5 位移扰动法和力扰动法

参考文献

第8章 蜻蜓翅膀结构性能研究及新型空间结构体系仿生设计

8.1 概述

8.2 蜻蜓翅膀样本试验

8.3 蜻蜓翅膀结构计算模型及有限元分析

8.4 新型空间结构体系仿生设计

8.5 结语

参考文献

第9章 总结与展望

9.1 本书内容总结

9.2 需进一步开展的研究工作