階越失穩(wěn)現(xiàn)象在自穩(wěn)定折疊結(jié)構(gòu)的應(yīng)用.pdf

1、可展開結(jié)構(gòu)是近年發(fā)展起來的一種新型空間結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)特點是結(jié)構(gòu)可以由一種收縮的緊密結(jié)構(gòu)位形轉(zhuǎn)變成一種預(yù)定的擴展位形,結(jié)構(gòu)在這種擴展位形下是穩(wěn)定的并可以承擔(dān)一定的荷載.結(jié)構(gòu)在收縮狀態(tài)下方便存儲和運輸,而在需要地方可以現(xiàn)場展開成型,迅速構(gòu)成整體結(jié)構(gòu).歸納起來,本文的全部研究工作主要包括五個部分.第一部分主要是對可展開結(jié)構(gòu)進行分類,依據(jù)構(gòu)成結(jié)構(gòu)構(gòu)件的不同,將可展開結(jié)構(gòu)分成折疊結(jié)構(gòu),充氣及膜結(jié)構(gòu),張拉整體結(jié)構(gòu),開合結(jié)構(gòu)幾個大的類型.對每種結(jié)構(gòu)類型

2、又進行了更詳細(xì)的分類及構(gòu)成特點的說明.第二部分系統(tǒng)分析了可展開結(jié)構(gòu)幾何設(shè)計過程,基本要求是結(jié)構(gòu)可以自由收展且結(jié)構(gòu)在完全展開或收納狀態(tài)桿件處于無應(yīng)力狀態(tài),根據(jù)這條原則得到幾何約束方程,同時考慮對稱和其它特殊條件.展開狀態(tài)下桿件尺寸和桿件之間的夾角作為未知變量,通常要求解一系列聯(lián)立非線性方程,這個求解過程就是幾何設(shè)計過程.第三部分利用ANSYS建立有限元分析模型進行分析,首先利用對稱條件對方形單元的展開過程進行分析,得出了展開過程荷載位移關(guān)

3、系,桿件軸力變化,接著進一步擴展到多單元組成的結(jié)構(gòu)分析,捕捉到收展過程的階越失穩(wěn)現(xiàn)象.最后,還對各種參量對結(jié)構(gòu)自鎖現(xiàn)象的影響進行了分析.第四部分,針對在結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計過程采用有限元分析方法比較煩瑣的問題,提出了通過單個部件來預(yù)測分析階越現(xiàn)象強度的模型,通過把幾何非線性與相鄰剪式單元為保持整體幾何相容性產(chǎn)生的縮短所導(dǎo)致的階越失穩(wěn)相結(jié)合來實現(xiàn).這種近似雖不能反映拆卸荷載和應(yīng)力,但是能夠體現(xiàn)當(dāng)某些設(shè)計參數(shù),比如:幾何構(gòu)形,材料特性,桿件截面特