發(fā)布時(shí)間：2017-10-09 01:12

  本文關(guān)鍵詞：基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的薄膜結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性分析

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【摘要】：隨著航天事業(yè)的發(fā)展,各種航天探測(cè)任務(wù)對(duì)航天器的結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)提出了更高的要求,而薄膜結(jié)構(gòu)因具有質(zhì)量輕、可折疊展開(kāi)、高收納比等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越多的被應(yīng)用到航天器上,而薄膜結(jié)構(gòu)具有大柔性、振動(dòng)頻率高、抗壓和抗彎能力差等特性,需要對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)特性進(jìn)行分析。另外,絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法不同于傳統(tǒng)的有限元方法,該方法選取全局坐標(biāo)系下的位置矢量及梯度作為節(jié)點(diǎn)坐標(biāo),對(duì)大位移、大轉(zhuǎn)動(dòng)和大變形問(wèn)題具有較好的適用性,并且質(zhì)量陣為常數(shù)陣,沒(méi)有科氏力和離心力的影響。所以本文采用絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)有限元分析方法對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性進(jìn)行分析。構(gòu)建基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的一維梁?jiǎn)卧⒍S梁?jiǎn)卧�、三維梁?jiǎn)卧�、三維薄板單元,并基于三維薄板單元給出質(zhì)量陣、彈性力矩陣和剛度矩陣、廣義力矩陣的推導(dǎo),單元的組裝和帶有邊界條件的動(dòng)力學(xué)方程,并提出加快剛度矩陣計(jì)算的方法。基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的三維薄板單元建立薄膜結(jié)構(gòu)的分析單元,并根據(jù)Kirchhoff板理論推導(dǎo)出薄膜單元彈性力的表達(dá)式,構(gòu)建薄膜結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程。通過(guò)在薄膜上施加沖擊作用的方式,研究薄膜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性,分析面內(nèi)預(yù)應(yīng)力和結(jié)構(gòu)參數(shù)(薄膜厚度、密度、彈性模量、泊松比)對(duì)薄膜振動(dòng)特性的影響。建立基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的薄膜單元的靜力學(xué)方程,并采用牛頓迭代法對(duì)該方程進(jìn)行求解。對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)特性分析,給出薄膜在純拉伸力下的變形與力的關(guān)系,以及薄膜在外力作用下的變形、應(yīng)力分布和薄膜上各點(diǎn)的位置矢量梯度,分析預(yù)應(yīng)力對(duì)薄膜變形、應(yīng)力分布及位置矢量梯度的影響。
【關(guān)鍵詞】：薄膜結(jié)構(gòu) 絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo) 振動(dòng)特性 靜力學(xué)特性
【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)】：V414
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-20
• 1.1 課題來(lái)源及研究的背景和意義8-9
• 1.1.1 課題來(lái)源8
• 1.1.2 課題研究背景和意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-18
• 1.2.1 空間可展開(kāi)薄膜結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀9-15
• 1.2.2 薄膜結(jié)構(gòu)力學(xué)特性研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)有限元發(fā)展概況17-18
• 1.3 本課題研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法理論基礎(chǔ)20-36
• 2.1 引言20
• 2.2 基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的主要單元20-26
• 2.2.1 一維梁?jiǎn)卧?/span>20-21
• 2.2.2 二維梁?jiǎn)卧?/span>21-22
• 2.2.3 三維梁?jiǎn)卧?/span>22-24
• 2.2.4 三維薄板單元24-26
• 2.3 質(zhì)量陣26-27
• 2.4 剛度矩陣27-31
• 2.5 廣義力31-32
• 2.6 邊界條件32-34
• 2.7 動(dòng)力學(xué)方程34-35
• 2.8 本章小結(jié)35-36
• 第3章 基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的薄膜結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性分析36-55
• 3.1 引言36
• 3.2 薄膜單元及動(dòng)力學(xué)方程的構(gòu)建36-40
• 3.2.1 基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)的薄膜單元36-37
• 3.2.2 彈性力矩陣及動(dòng)力學(xué)方程37-40
• 3.3 薄膜結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性分析40-54
• 3.3.1 薄膜結(jié)構(gòu)在沖擊作用下的振動(dòng)特性40-49
• 3.3.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的影響49-54
• 3.4 本章小結(jié)54-55
• 第4章 基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的薄膜結(jié)構(gòu)靜力學(xué)特性分析55-70
• 4.1 引言55
• 4.2 靜力學(xué)方程的構(gòu)建及解算55-57
• 4.3 薄膜結(jié)構(gòu)靜力學(xué)特性分析57-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果77-79
• 致謝79

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