本文關(guān)鍵詞：充氣展開自支撐結(jié)構(gòu)力學(xué)特性研究

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【摘要】：充氣展開結(jié)構(gòu)具有折疊體積小、重量輕、展開可靠性高等優(yōu)勢,可作為構(gòu)建空間大型可展開結(jié)構(gòu)主要單元之一,如充氣展開太陽帆、充氣式重力梯度桿等。本文總結(jié)了國內(nèi)外在薄扁殼彎折力學(xué)特性、壓彎與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、以及結(jié)構(gòu)動態(tài)特性等理論、數(shù)值模擬、試驗測試等方面的研究現(xiàn)狀。本文對充氣展開自支撐結(jié)構(gòu)力學(xué)性能進(jìn)行研究與分析,為空間可展開結(jié)構(gòu)的設(shè)計與應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。首先,充氣展開自支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上對稱分布增強條,折疊展開過程中存在正向與反向大轉(zhuǎn)動、大位移、非線性幾何大變形問題,討論了不同圓心角度和不同厚度對正向與反向折疊展開過程中彎矩的變化,得到折疊/展開過程中應(yīng)變和應(yīng)變能隨彎折角度的變化規(guī)律;并進(jìn)一步基于薄殼理論給出了增強條折疊展開過程中的彎矩表達(dá)式,與有限元模擬對比,結(jié)果吻合一致。其次,基于自支撐增強條正向與反向彎折特征,針對充氣展開自支撐結(jié)構(gòu)剛度特性,建立了含有自支撐增強條的充氣自支撐圓管結(jié)構(gòu)有限元模型,討論了軸向壓縮、扭轉(zhuǎn)和彎曲特性,采用試驗機(jī)對有無增強條、有無內(nèi)壓、有無Kapton/Al/Kapton薄膜自支撐圓管進(jìn)行了軸向壓縮測試,分析了失穩(wěn)模式與整體臨界失穩(wěn)載荷,驗證了無面外位移約束的增強條骨架失穩(wěn)機(jī)理。最后,針對含內(nèi)壓的充氣展開自支撐圓管結(jié)構(gòu)中增強條對動態(tài)特性的影響問題,本文建立有了一套充氣懸臂梁動態(tài)測試系統(tǒng)。多點激勵單點響應(yīng)的測試方法,研究了充氣壓力、有無增強條、以及結(jié)構(gòu)壓彎失穩(wěn)產(chǎn)生的材料損傷對結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的影響,并通過數(shù)值模擬該結(jié)構(gòu)動態(tài)特性,得到自支撐管狀結(jié)構(gòu)固有頻率和振型,兩者吻合一致;并利用VIC-3D全場應(yīng)變測試系統(tǒng),分析了自支撐管狀結(jié)構(gòu)充氣壓力對充氣自支撐結(jié)構(gòu)低頻影響不明顯原因,最終掌握了充氣結(jié)構(gòu)密頻低頻、高阻尼振動特性。
【關(guān)鍵詞】：展開 自支撐 增強條 模態(tài)分析 充氣
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V414
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題來源與研究的目的及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-19
• 1.2.1 充氣展開自支撐增強條正、反向折疊展開研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 充氣展開自支撐結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.3 充氣展開自支撐結(jié)構(gòu)動態(tài)特性研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容19-20
• 第2章 自支撐結(jié)構(gòu)增強條折疊/展開數(shù)值模擬20-37
• 2.1 引言20
• 2.2 增強條正、反折疊/展開過程力學(xué)特性分析20-28
• 2.2.1 有限元模型建立20-22
• 2.2.2 增強條正向折疊/展開過程力學(xué)特性分析22-25
• 2.2.3 增強條反向折疊/展開過程力學(xué)特性分析25-28
• 2.3 對稱鋪設(shè)雙增強條折疊/展開力學(xué)特性分析28-31
• 2.3.1 計算模型描述28
• 2.3.2 仿真結(jié)果分析28-31
• 2.4 增強條展開彎矩理論分析31-34
• 2.5 幾何參數(shù)對增強條力學(xué)性能的影響34-36
• 2.5.1 不同圓心角度對增強條力學(xué)性能的影響34
• 2.5.2 不同厚度對增強條力學(xué)性能的影響34-35
• 2.5.3 理論與有限元模擬結(jié)果對比35-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第3章 充氣展開自支撐結(jié)構(gòu)剛度特性分析37-58
• 3.1 引言37
• 3.2 自支撐結(jié)構(gòu)的壓縮剛度分析37-50
• 3.2.1 壓縮剛度有限元分析37-40
• 3.2.2 壓縮剛度理論分析40-42
• 3.2.3 壓縮試驗分析42-50
• 3.3 自支撐結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度分析50-54
• 3.3.1 扭轉(zhuǎn)剛度有限元分析50-52
• 3.3.2 扭轉(zhuǎn)剛度理論分析52-53
• 3.3.3 充氣壓力對扭轉(zhuǎn)剛度影響53-54
• 3.4 自支撐結(jié)構(gòu)的彎曲剛度分析54-56
• 3.4.1 彎曲剛度有限元分析54-56
• 3.5 本章小結(jié)56-58
• 第4章 充氣展開自支撐結(jié)構(gòu)動態(tài)測試與分析58-72
• 4.1 引言58
• 4.2 展開自支撐結(jié)構(gòu)試件制備58-60
• 4.2.1 自支撐結(jié)構(gòu)外形58-59
• 4.2.2 內(nèi)增強條鋪設(shè)59-60
• 4.3 充氣展開自支撐結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性試驗分析60-67
• 4.3.1 動態(tài)特性試驗系統(tǒng)60-61
• 4.3.2 動態(tài)特性測試方法61-62
• 4.3.3 動態(tài)特性測試結(jié)果62-64
• 4.3.4 壓縮前后結(jié)構(gòu)損傷對動態(tài)特性的影響64-65
• 4.3.5 充氣壓力對動態(tài)特性影響分析65-67
• 4.4 自支撐結(jié)構(gòu)動態(tài)特性數(shù)值模擬分析67-68
• 4.4.1 動態(tài)特性數(shù)值模擬67
• 4.4.2 動態(tài)特性數(shù)值計算結(jié)果分析67-68
• 4.5 動態(tài)特性數(shù)值模擬與試驗結(jié)果對比68-70
• 4.6 試驗誤差分析70
• 4.7 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：535906