飛艇蒙皮材料撕裂性能試驗與理論研究
發(fā)布時間：2021-09-12 18:08
隨著科學技術的發(fā)展,飛艇技術和理論的逐漸積累完善,使得飛艇的安全性能得到極大提高和保障,飛艇憑借其巨大的軍民應用價值和獨特優(yōu)勢重新煥發(fā)活力�，F(xiàn)代飛艇呈現(xiàn)出以發(fā)展軍事飛艇為主,兼顧民用的特點。近年來平流層飛艇在軍事發(fā)展中的地位愈發(fā)強勁,被世界軍事大國一致看好,美國、歐盟、日本等國相繼制定了平流層飛艇的研究和驗證計劃,搶占制高點。研發(fā)平流層大型軟式飛艇成為我國的戰(zhàn)略需要。目前尚未有可在平流層長時間穩(wěn)定飛行的飛艇。平流層飛艇的研制仍面臨諸多關鍵的技術問題和挑戰(zhàn),如飛艇蒙皮材料的高性能輕量化和撕裂擴展失效的問題。飛艇蒙皮作為軟式飛艇主要的結構組成,是建立臨近空間飛艇平臺的基礎,帶初始切縫的飛艇蒙皮若發(fā)生撕裂擴展,整個飛艇結構將面臨失效破壞的危險。本文對帶有初始切縫的平流層飛艇蒙皮膜材和具有部分功能層的織物膜材開展了試驗研究和理論分析,并借助有限元模擬進一步對影響蒙皮膜材撕裂性能因素進行了分析驗證。首先,通過單軸拉伸試驗測得了兩種膜材的拉伸強度,通過單軸拉伸側邊切縫撕裂試驗,研究了膜材臨界撕裂應力隨切縫長度、試件寬度和切縫比例的變化規(guī)律;分析對比兩種膜材的撕裂擴展過程,并給出了兩種膜材撕裂性能差...
【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：92 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
齊柏林“興登堡號”飛艇于1937年5月6日在美國新西澤洲萊克赫斯特系泊時起火Fig.1-1ZeppelintheHindenburgonfireatthemooringmastofLakehurstofstateofNewJersey(UnitedStatesofAmerica)6May1937
圖 1-2 飛艇結構分類Fig.1-2Airship structural categories.3.1 硬式飛艇硬式飛艇（Rigid Airship）通常也被稱為“齊柏林飛艇”（Zeppelins）。硬式飛過輕質高強的骨架外殼結構承擔所有的外力荷載并維持蒙皮形態(tài)，骨架結構通鋁合金或復合材料的桁架，并且外包織物蒙皮[22]。骨架結構內通過橫向構架分同的隔區(qū)，放置充氣氣囊。由于硬式飛艇由骨架結構承擔縱向彎矩和氣動荷載，持飛艇外形，氣體壓力對于艇體形態(tài)的保持作用甚微。因此硬式飛艇的氣體壓力式或半硬式飛艇低，氣囊更輕；若飛艇體積足夠大，內部氣體質量的減少可平衡結構的質量，使得硬式飛艇的有效性與體積成正比。因此硬式飛艇的尺寸和體積都很大，適用于大型飛艇，當飛艇長大于 120m 時硬式飛艇才更加有效。圖 1-3 1-4 為兩種硬式飛艇。
在建的 USS Shenandoah (ZR-1)飛艇，1923，展示了硬式飛艇的truction of USS Shenandoah (ZR-1), 1923, showing the framework o 1-4Aeroscraft “Dragon Dream” ( N866ML)飛艇及其內部骨架結-4Aeroscraft “Dragon Dream”( N866ML) airship and its internal fra（Non-Rigid Airship/Blimp）具有輕便柔軟、充氣成型的
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于一種新型飛艇蒙皮材料的撕裂擴展理論研究[J]. 徐文,王鳳欣,陳永霖,付功義. 空間結構. 2017(02)
[2]近空間飛艇蒙皮復合材料研究進展[J]. 費川,王梓橋,周秀燕,王非. 纖維復合材料. 2016(03)
[3]飛艇用層壓織物類膜材中心撕裂破壞機理模型[J]. 陳建穩(wěn),陳務軍,周涵,高成軍,何世贊. 東華大學學報(自然科學版). 2016(03)
[4]平流層飛艇蒙皮材料的研究現(xiàn)狀[J]. 劉軍虎,劉振輝,紀雪梅,王群,馮銘竹,劉賢豪. 信息記錄材料. 2016(02)
[5]平流層飛艇蒙皮材料撕裂性能分析方法[J]. 孟軍輝,曹帥,呂明云. 宇航學報. 2015(02)
[6]平流層飛艇蒙皮材料織物纖維拔出過程分析[J]. 孟軍輝,張艷博,呂明云. 北京航空航天大學學報. 2014(08)
[7]平流層飛艇囊體材料的發(fā)展現(xiàn)狀及關鍵技術[J]. 田越,肖尚明. 合成纖維. 2013(04)
[8]臨近空間飛艇蒙皮材料研究進展和需求分析[J]. 譚惠豐,劉羽熙,劉宇艷,楊宏林,楊宇明,施雷. 復合材料學報. 2012(06)
[9]臨近空間裝備發(fā)展現(xiàn)狀及其應用前景[J]. 孫鵬,楊建軍. 飛航導彈. 2010(11)
[10]平流層飛艇技術發(fā)展及其應用前景展望[J]. 王彥廣,姚偉,李勇. 衛(wèi)星與網絡. 2010(04)
博士論文
[1]柔性機織復合材料撕裂和頂破損傷機制的有限元分析[D]. 王萍.東華大學 2012
碩士論文
[1]平流層飛艇蒙皮材料撕裂性能研究[D]. 陳永霖.上海交通大學 2016
[2]機織物撕裂破壞機理的有限元分析[D]. 馬倩.東華大學 2011
[3]索膜結構挑蓬設計及膜結構事故分析[D]. 翁曉博.浙江大學 2006
本文編號：3394695
【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：92 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
齊柏林“興登堡號”飛艇于1937年5月6日在美國新西澤洲萊克赫斯特系泊時起火Fig.1-1ZeppelintheHindenburgonfireatthemooringmastofLakehurstofstateofNewJersey(UnitedStatesofAmerica)6May1937
圖 1-2 飛艇結構分類Fig.1-2Airship structural categories.3.1 硬式飛艇硬式飛艇（Rigid Airship）通常也被稱為“齊柏林飛艇”（Zeppelins）。硬式飛過輕質高強的骨架外殼結構承擔所有的外力荷載并維持蒙皮形態(tài)，骨架結構通鋁合金或復合材料的桁架，并且外包織物蒙皮[22]。骨架結構內通過橫向構架分同的隔區(qū)，放置充氣氣囊。由于硬式飛艇由骨架結構承擔縱向彎矩和氣動荷載，持飛艇外形，氣體壓力對于艇體形態(tài)的保持作用甚微。因此硬式飛艇的氣體壓力式或半硬式飛艇低，氣囊更輕；若飛艇體積足夠大，內部氣體質量的減少可平衡結構的質量，使得硬式飛艇的有效性與體積成正比。因此硬式飛艇的尺寸和體積都很大，適用于大型飛艇，當飛艇長大于 120m 時硬式飛艇才更加有效。圖 1-3 1-4 為兩種硬式飛艇。
在建的 USS Shenandoah (ZR-1)飛艇，1923，展示了硬式飛艇的truction of USS Shenandoah (ZR-1), 1923, showing the framework o 1-4Aeroscraft “Dragon Dream” ( N866ML)飛艇及其內部骨架結-4Aeroscraft “Dragon Dream”( N866ML) airship and its internal fra（Non-Rigid Airship/Blimp）具有輕便柔軟、充氣成型的
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于一種新型飛艇蒙皮材料的撕裂擴展理論研究[J]. 徐文,王鳳欣,陳永霖,付功義. 空間結構. 2017(02)
[2]近空間飛艇蒙皮復合材料研究進展[J]. 費川,王梓橋,周秀燕,王非. 纖維復合材料. 2016(03)
[3]飛艇用層壓織物類膜材中心撕裂破壞機理模型[J]. 陳建穩(wěn),陳務軍,周涵,高成軍,何世贊. 東華大學學報(自然科學版). 2016(03)
[4]平流層飛艇蒙皮材料的研究現(xiàn)狀[J]. 劉軍虎,劉振輝,紀雪梅,王群,馮銘竹,劉賢豪. 信息記錄材料. 2016(02)
[5]平流層飛艇蒙皮材料撕裂性能分析方法[J]. 孟軍輝,曹帥,呂明云. 宇航學報. 2015(02)
[6]平流層飛艇蒙皮材料織物纖維拔出過程分析[J]. 孟軍輝,張艷博,呂明云. 北京航空航天大學學報. 2014(08)
[7]平流層飛艇囊體材料的發(fā)展現(xiàn)狀及關鍵技術[J]. 田越,肖尚明. 合成纖維. 2013(04)
[8]臨近空間飛艇蒙皮材料研究進展和需求分析[J]. 譚惠豐,劉羽熙,劉宇艷,楊宏林,楊宇明,施雷. 復合材料學報. 2012(06)
[9]臨近空間裝備發(fā)展現(xiàn)狀及其應用前景[J]. 孫鵬,楊建軍. 飛航導彈. 2010(11)
[10]平流層飛艇技術發(fā)展及其應用前景展望[J]. 王彥廣,姚偉,李勇. 衛(wèi)星與網絡. 2010(04)
博士論文
[1]柔性機織復合材料撕裂和頂破損傷機制的有限元分析[D]. 王萍.東華大學 2012
碩士論文
[1]平流層飛艇蒙皮材料撕裂性能研究[D]. 陳永霖.上海交通大學 2016
[2]機織物撕裂破壞機理的有限元分析[D]. 馬倩.東華大學 2011
[3]索膜結構挑蓬設計及膜結構事故分析[D]. 翁曉博.浙江大學 2006
本文編號：3394695
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