本文關(guān)鍵詞：薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲與振動(dòng)特性研究

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【摘要】：薄膜結(jié)構(gòu)以其質(zhì)輕、柔性及可功能化的優(yōu)點(diǎn),可以制成能夠高效折疊和可靠展開的空間充氣展開結(jié)構(gòu)�？臻g充氣展開結(jié)構(gòu)重量輕,包裝體積小,降低了研究和制造的成本。由于薄膜結(jié)構(gòu)抗彎剛度很小,在外部載荷作用下有明顯的大變形特征,容易發(fā)生屈曲失穩(wěn),產(chǎn)生褶皺。褶皺的存在會(huì)影響薄膜結(jié)構(gòu)的面形精度和穩(wěn)定性,進(jìn)而對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性造成影響。因此,研究薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲及其對(duì)振動(dòng)特性的影響規(guī)律具有重要意義。本文以圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象,圍繞屈曲和振動(dòng)問題展開研究。通過數(shù)值計(jì)算、試驗(yàn)測(cè)試、理論分析,掌握薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲與振動(dòng)特性研究方法,獲得不同工況下薄膜結(jié)構(gòu)的臨界屈曲載荷和屈曲褶皺構(gòu)型,探尋褶皺對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的影響規(guī)律。通過數(shù)值計(jì)算研究了圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)在中心扭轉(zhuǎn)載荷作用下的屈曲與振動(dòng)特性。通過屈曲分析確定了各階臨界屈曲載荷及相應(yīng)的屈曲模態(tài)�；谥苯訑_動(dòng)法對(duì)含缺陷的圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性屈曲分析,得到不同中心扭轉(zhuǎn)載荷作用下的褶皺構(gòu)型。此外,研究了圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)參數(shù)(內(nèi)外徑比、彈性模量、厚度)對(duì)臨界屈曲載荷的影響規(guī)律。通過對(duì)屈曲前和屈曲后的圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析,得到了屈曲對(duì)圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的影響規(guī)律。采用基于數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的非接觸式測(cè)量方法,對(duì)圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲及振動(dòng)特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。得到了圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)在中心扭轉(zhuǎn)載荷作用下的屈曲褶皺構(gòu)型及屈前屈后振動(dòng)模態(tài),與相應(yīng)的數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,對(duì)存在的誤差給出了解釋。利用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)兩種增強(qiáng)方向不同的極正交各向異性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了屈曲分析,與各向同性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的臨界屈曲載荷及屈曲模態(tài)進(jìn)行對(duì)比,找到了一定的規(guī)律。通過非線性屈曲分析,對(duì)比了在某一確定載荷作用下極正交各向異性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)與各向同性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲褶皺構(gòu)型的異同。此外,對(duì)屈曲前和屈曲后的極正交各向異性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析,與各向同性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的屈前屈后振動(dòng)頻率、模態(tài)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了規(guī)律的一致性。通過理論分析研究了圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)在中心扭轉(zhuǎn)載荷作用下的屈曲起皺。對(duì)極正交各向異性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剪切起皺進(jìn)行分析,給出無量綱形式的屈曲控制方程。以各向同性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)為例,用有限差分法對(duì)圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的臨界屈曲載荷及面外褶皺構(gòu)型進(jìn)行求解。通過MATLAB求解并仿真得到圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的面外褶皺構(gòu)型,與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比對(duì),結(jié)果基本一致。
【關(guān)鍵詞】：薄膜結(jié)構(gòu) 屈曲 振動(dòng)特性 褶皺
【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】：2015
【分類號(hào)】：TB383.2;V414
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題來源及研究的目的和意義10-12
• 1.2 薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲起皺研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3 薄膜結(jié)構(gòu)的屈后振動(dòng)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲與振動(dòng)特性數(shù)值分析20-42
• 2.1 引言20
• 2.2 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的有限元模型20-21
• 2.3 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)特征值屈曲分析21-25
• 2.4 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)非線性屈曲分析25-30
• 2.5 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)特征值屈曲的參數(shù)影響規(guī)律分析30-34
• 2.5.1 內(nèi)外徑比對(duì)圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)特征值屈曲的影響規(guī)律分析31-32
• 2.5.2 彈性模量對(duì)圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)特征值屈曲的影響規(guī)律分析32-33
• 2.5.3 薄膜厚度對(duì)圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)特征值屈曲的影響規(guī)律分析33-34
• 2.6 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)屈前振動(dòng)特性分析34-36
• 2.7 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)屈后振動(dòng)特性分析36-39
• 2.8 褶皺構(gòu)型對(duì)圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的影響規(guī)律分析39-41
• 2.9 本章小結(jié)41-42
• 第3章 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲與振動(dòng)特性試驗(yàn)分析42-51
• 3.1 引言42
• 3.2 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)屈曲與振動(dòng)特性試驗(yàn)方案42-47
• 3.2.1 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲試驗(yàn)方案44-46
• 3.2.2 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)試驗(yàn)方案46-47
• 3.3 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)屈曲與振動(dòng)特性試驗(yàn)結(jié)果分析47-50
• 3.3.1 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)屈曲試驗(yàn)結(jié)果分析47-49
• 3.3.2 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果分析49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第4章 極正交各向異性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲與振動(dòng)特性數(shù)值分析51-65
• 4.1 引言51
• 4.2 極正交各向異性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)特征值屈曲分析51-56
• 4.3 極正交各向異性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)非線性屈曲分析56-58
• 4.4 極正交各向異性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)屈前振動(dòng)特性分析58-60
• 4.5 極正交各向異性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)屈后振動(dòng)特性分析60-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 第5章 圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲理論分析65-72
• 5.1 引言65
• 5.2 極正交各向異性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)屈曲理論分析65-69
• 5.3 各向同性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)屈曲理論分析69-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果81-83
• 致謝83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 Lan Lan;Chang-Guo Wang;Hui-Feng Tan;;Experiment and evaluation of wrinkling strain in a corner tensioned square membrane[J];Acta Mechanica Sinica;2014年03期

2 王長(zhǎng)國(guó);杜星文;萬志敏;;薄膜褶皺的非線性屈曲有限元分析[J];計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào);2007年03期

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本文編號(hào)：746304