本文關(guān)鍵詞：基于變截面層合板的多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制備

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【摘要】：多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)具有多個(gè)不同的穩(wěn)態(tài)構(gòu)型,在外加力或者彎矩的作用下能夠從一種穩(wěn)定的構(gòu)型屈曲跳變到另一種穩(wěn)定的構(gòu)型。多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)在跳變過(guò)程中剛度較小以支持大變形,而在穩(wěn)態(tài)時(shí)具有較高的剛度足以抵抗外界荷載。輕質(zhì)、大變形和高承載這些特點(diǎn)使得多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)在可變形領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。本文從結(jié)構(gòu)變剛度設(shè)計(jì)的角度出發(fā),采用變截面法設(shè)計(jì)層合板并基于預(yù)應(yīng)力法搭建基于變截面層合板的多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu),從結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)構(gòu)型,跳變臨界載荷和驅(qū)動(dòng)方式三個(gè)方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析。本文首先從分段鋪層的角度出發(fā)設(shè)計(jì)層合板的鋪層,并通過(guò)對(duì)變截面板施加面外位移約束,得到了具有三個(gè)穩(wěn)態(tài)構(gòu)型的多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。利用小型拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的跳變臨界載荷,用有限元方法模擬了其在中心載荷作用下的跳變行為。基于實(shí)驗(yàn)觀察以及有限元分析的結(jié)果,本文提出了四個(gè)假設(shè),并依據(jù)這些假設(shè)構(gòu)建了預(yù)報(bào)多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)構(gòu)型和跳變臨界載荷的理論模型,并與實(shí)驗(yàn)和有限元分析的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比和分析。在多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析的基礎(chǔ)上,本文提出了兩種驅(qū)動(dòng)多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)跳變的方案:磁場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)和推拉式電磁鐵驅(qū)動(dòng),對(duì)驅(qū)動(dòng)方案進(jìn)行了驗(yàn)證,并提出了一種基于此類(lèi)多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的流體控制器的應(yīng)用設(shè)想。然后,本文通過(guò)改進(jìn)鋪層設(shè)計(jì),得到了具有S型穩(wěn)態(tài)構(gòu)型的三穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu),該類(lèi)多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的中間穩(wěn)態(tài)類(lèi)似于一個(gè)彈簧,穩(wěn)態(tài)剛度具有較好的線性特征。通過(guò)有限元方法對(duì)該類(lèi)多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了參數(shù)分析,考察了不同截面所占比例、鋪層、單層材料屬性以及流體壓強(qiáng)對(duì)多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)跳變臨界載荷的影響;通過(guò)修正多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的截面彎曲剛度,構(gòu)建了預(yù)報(bào)該類(lèi)多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)臨界載荷的理論模型,并與有限元分析的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。最后,提出了采用可充氣氣囊驅(qū)動(dòng)多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)跳變的驅(qū)動(dòng)方案,并從有限元分析和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面進(jìn)行了方案驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：變截面層合板 多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu) 穩(wěn)態(tài)構(gòu)型 跳變臨界載荷 跳變驅(qū)動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V214
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析9-17
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述的簡(jiǎn)析16-17
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 基于變截面層合板的多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與力學(xué)性能測(cè)試18-33
• 2.1 多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的基本特征18-19
• 2.2 設(shè)計(jì)與制備變截面對(duì)稱層合板19-20
• 2.3 位移約束裝置的設(shè)計(jì)與制作20-22
• 2.4 基于變截面層合板的多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)構(gòu)型測(cè)試22-25
• 2.5 基于變截面層合板的多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)型轉(zhuǎn)變臨界載荷測(cè)試25-27
• 2.6 基于變截面層合板的跳變驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用設(shè)想27-32
• 2.6.1 方案一：利用磁場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)27-30
• 2.6.2 方案二：利用長(zhǎng)行程推拉式電磁鐵驅(qū)動(dòng)30-31
• 2.6.3 應(yīng)用設(shè)想31-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 第3章 基于變截面層合板的多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的有限元分析33-45
• 3.1 ABAQUS預(yù)報(bào)多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)構(gòu)型33-36
• 3.2 ABAQUS計(jì)算中心加載下多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)型轉(zhuǎn)變的臨界載荷36-44
• 3.2.1 位移載荷作用在中心節(jié)點(diǎn)上37-38
• 3.2.2 位移載荷作用在參考點(diǎn)上38-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第4章 基于變截面層合板的多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算45-63
• 4.1 勢(shì)能泛函的構(gòu)建45-47
• 4.2 Z向中面位移函數(shù)的構(gòu)建47-51
• 4.3 B5系列多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)構(gòu)型的理論預(yù)報(bào)51-54
• 4.4 B5系列多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)構(gòu)型轉(zhuǎn)變臨界載荷的理論預(yù)報(bào)54-59
• 4.5 基于等截面層板的多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的理論模型59-62
• 4.6 本章小結(jié)62-63
• 第5章 具有S型穩(wěn)態(tài)構(gòu)型的多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析63-82
• 5.1 引言63
• 5.2 變截面板的變截面設(shè)計(jì)與分析63-69
• 5.3 具有S型穩(wěn)態(tài)構(gòu)型的多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的參數(shù)分析69-76
• 5.3.1 不同截面所占比例變化帶來(lái)的影響69-72
• 5.3.2 鋪層變化帶來(lái)的影響72-74
• 5.3.3 單層材料屬性變化帶來(lái)的影響74-75
• 5.3.4 外界壓力作用帶來(lái)的影響75-76
• 5.4 具有S型穩(wěn)態(tài)構(gòu)型的多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算76-79
• 5.5 具有S型穩(wěn)態(tài)構(gòu)型的多穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的跳變驅(qū)動(dòng)及其應(yīng)用79-81
• 5.6 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-84
• 參考文獻(xiàn)84-89
• 致謝89

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本文編號(hào)：662011