【摘要】： 通過數(shù)值計算的方法初步確定了大跨度復合材料支架的整體結構。利用ANSYS對支架系統(tǒng)進行了有限元建模;分析和確定了支架可能承受的主要載荷及其加載方式;在不同加載方式下分別求解出支架系統(tǒng)的最大位移及應力分布狀態(tài)。計算結果表明,所設計的大跨度復合材料支架系統(tǒng)滿足結構穩(wěn)定性、結構強度和使用要求。 對大跨度復合材料支架的模塊化組裝單元、連接方式和架撤方式進行了設計,利用等剛度鋼管制成的桁架對架撤方式進行了實驗驗證,結果表明所設計的大跨度復合材料支架系統(tǒng)滿足使用要求和操作要求。 通過單拱鋼管支架的側向、垂直加載實驗,確定了外加載荷與支架側向、垂直方向位移之間的關系,并與數(shù)值模擬結果相比較。結果表明,在與實際風載相當?shù)耐饧虞d荷作用下,測量得到的側向、垂直方向的位移符合支架安全、穩(wěn)定性的要求。計算值與實驗值的變化趨勢相同。 針對復合材料套管接頭與插接鋼管/復合材料管間接觸條件建立了有限元分析模型,發(fā)現(xiàn)在彎曲、壓縮及扭轉載荷的單獨作用下,隨著摩擦系數(shù)的增加,接觸面上正應力逐漸減小,而摩擦力則呈現(xiàn)逐漸增大的規(guī)律。利用Tsai-Wu強度準則對復合材料管接頭的強度進行了分析。結果表明,隨著摩擦系數(shù)的增大,在彎曲載荷和扭轉載荷作用下的復合材料管接頭安全裕度增加;壓縮載荷作用下,安全裕度逐漸減小。根據(jù)實際使用要求,接頭主要承受的是彎曲載荷,因此通過表面處理等手段增加接觸面的摩擦系數(shù),能在一定程度上提高接頭的安全裕度。 基于優(yōu)化設計的理論與方法,對復合材料管接頭與鋼管/復合材料管插接連接兩種情形下,管接頭的壁厚進行了優(yōu)化。結果表明,在各種以彎曲載荷為主的載荷形式下,最優(yōu)化壁厚隨摩擦系數(shù)的增大而減小,壓縮載荷對最優(yōu)化壁厚的影響比扭轉載荷要大得多。針對T型復合材料接頭與插接復合材料管間的接觸條件及受載方式建立了有限元分析模型,求解得到在彎曲載荷作用下接觸面上正應力、摩擦應力隨著摩擦系數(shù)的變化規(guī)律。利用Tsai-Wu強度準則對接頭的強度進行了分析。結果表明,隨著摩擦系數(shù)的增大,T型接頭接觸面上的最大正應力略有增加,但增幅并不明顯,最大摩擦應力明顯增加,接頭的安全裕度減小。
【圖文】：

這對航空航天及軍事領域來說具有重要意義。§1.1 復合材料桁架結構合材料桁架結構及其應用天領域，衛(wèi)星系統(tǒng)減重是當今世界各國普遍遇到的一個技術難題[2][3][4量就可以減少發(fā)射成本，增加衛(wèi)星有效載荷。所以世界各國都著重發(fā)展金屬材料[7][8][9][10][11]。隨著空間技術的發(fā)展，復合材料桁架結構已越來，先進復合材料桁架式結構越來越多地應用到了衛(wèi)星結構中。圖 1.1 為型復合材料桁架結構。桁架式結構的主體由桁架桿件和桁架接頭通過連這種結構可以有效的減輕結構質量，提高衛(wèi)星的承載能力和航天飛機的運的衛(wèi)星以及國際空間站廣泛采用這種結構[12]。

國 防 科 學 技 術 大 學 研 究 生 院 學 位 論 文航天器發(fā)動機產(chǎn)生的巨大推力經(jīng)由推力支架傳遞到航天器整體結構上，從而推動航飛行前進。空間桁架結構是大載荷下的主承載結構，如美國航天結構集團Goodrich公NASA的“冒險星”生產(chǎn)的GRID-LOCK 桁架結構，包括連接液氧貯箱和液氫貯箱M7/APC2 成型桁架結構，連接發(fā)動機與兩個液氫貯箱的碳纖維/環(huán)氧復合材料和硼-碳/環(huán)氧混雜復合材料多功能推力桁架結構；日本ERS-1 衛(wèi)星殼體內(nèi)部主要由M40 纖維的φ0.5mCFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastic，碳纖維增強塑料）的推力筒是主承件，，用以支撐設備架、太陽電池陣和設備架上固定的各種儀器設備[13]。圖 1.2 為應航天器推力支架上的復合材料桁架結構。
【學位授予單位】：國防科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：TH122

【引證文獻】

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1 胡曉蒙;Y型和K型復合材料桁架接頭承載性能分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

本文編號：2674962