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汽车造型设计中的仿生原理


□ 付桂涛

内容摘要:本文分析了汽车造型设计领域的特点,指出了汽车造型相对于一般产品形态的独特性,明确了形态仿生在汽车造型设计中的作用,进而深入分析解读形态仿生的力学本质,提出内在力是塑造形态的本质要素,而在力的对抗和平衡
这一对矛盾中体现的“势”则决定了形态的整体性格和表情。
关键词:汽车 造型设计 生命 仿生

一、汽车造型设计的特点

所有工业产品的设计,实际上都要在以下几个界面关系构成的多维空间中进行。一是产品的人机界面 ;二是产品内部各部分之间的物理界面 ;三是产品的功能执行部分与其对应的外界物理环境之间的作用界面。每一个界面都对应着相关的设计目标和特定的问题,这些目标共同架构成一个多元的设计空间,设计就是在这个空间中完成多目标综合优化的过程。
汽车造型设计与一般工业产品设计不同,一般产品的设计都不同程度地涉及上述几个主要界面的考量,汽车造型设计则要关注形态对动力、速度甚至对地位、财富、时尚这些象征意义的诠释。
造成汽车造型设计不同于一般产品设计的原因不单是由于汽车本身的复杂性要求进行分工和设计专门化,更因为汽车相对于一般产品的独特属性。 生命这个关键词在汽车的造型设计上得到了生动的体现,并且与所有具有主动性的生命形态(人、动物)一样,汽车的形态也反映了这样一种主动性——表现自我的存在。这就是说,汽车的造型语言不单是追求一般产品造型的新颖、美观,而应该把生命力的体现作为造型设计的基本诉求,从这个意义上说,汽车造型设计离不开对仿生的研究和运用。

二、汽车造型的仿生原理

生命形态的基本特征体现为一定结构对重力场的抗衡并以此为基础来适应某种运动方式。而与人造结构或机构相比,生命形态的结构性是内隐的,这就使得生命形态的特征区别于纯粹的机械结构而表现为体表形态对内在结构的间接反映。汽车的造型也是如此,我们必须找到一种语言,能够从表层的形态上反映内在的结构、动力、速度和操控等属性。
生命形态的内在属性是力的平衡和转化,由此使得生命体具有平衡的稳定性和力所转化的运动性。内在的结构性和运动性在外在形态上也是以力的形式体现的,力将生命体内在的属性传达和表现出来,塑造出独特的外在形态。因为相对于内在结构,生命体外在的皮肤厚度极小而表面积极大,其本身的刚度又很小,因此,力在这样的结构上只能以面内张力的形式存在,就像荷叶上的水珠,靠表面张力的维系,能够在各种外界干扰下维持自我的形态。
我们对所有生命体外在形态所表现出来的生命力的感受都受到这种表面张力的影响,要在人造物中再现这种生命的张力,就需要细细解读表面张力的肌理,从本质上把握力在塑造表面形态中的作用机制,而不是简单模仿某种形态。汽车的造型仿生设计如果要体现生命的感性特质,也不应该简单从具体形态的模仿入手,而应该着重研究表面张力对内在力和速度、敏捷等感性特质的表现原理,理解表面张力与内在结构的关系,在这里像不像某种动物并不重要,重要的是提炼出能够感动我们的内在力量和特征。

三、不同的仿生特征

在汽车造型设计中,对动力性和敏捷感的塑造是传达其运动特质的主要手段。 而借助于造型的仿生设计,从动物的形态特征中提炼出设计语言来表达动力性和敏捷感已经自然而然地成为一种直觉行为。
不管是力量感还是敏捷感,都是某种表面力的平衡状态体现出来的感性特征,状态是瞬时静止的,而特定的平衡状态将向什么方向转化也即这种状态的“势”就决定了该状态所体现的感性特征——形态的表情。
从仿生的角度看,肌肉感是对汽车动力性的诠释。在肌肉的形态中,肌肉纤维的膨胀形成外向的压力,表皮对肌肉的外向压力的束缚在表皮内部形成表面张力,这一对互为矛盾的力达成了平衡态,而在这中间,外向的膨胀压力是主导,也是矛盾转化的方向,而表皮内部的张力是后发的,即“动势”是外向的、扩张的,正是外向的动势决定了这种表面形态的表情是“有力的、强壮的”。
骨感是内在的骨架结构作为依托与支撑对表皮所受重力的对抗而产生的力的平衡态。与肌肉感形态相比较,二者内在的不同在于 :首先,骨架的支撑力是集中作用在表皮的局部,而不是像肌肉膨胀对表皮产生的压力那样均匀分布的,这就形成了集中力与分布力(重力)之间的平衡态,而肌肉感形态中的力平衡是一对均匀分布的力;第二,肌肉感形态的平衡力中外向的压力是主导,从而形成了外向的、有力、强壮的动势,而骨感的形态中,内向的重力场是主导的,骨架外向的支撑力是后发于重力场而存在的,从而形成了内敛、紧凑、敏捷的动势。
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