預扭曲長條薄板扭轉(zhuǎn)屈曲特性分析與雙穩(wěn)態(tài)設計.pdf

1、預扭曲長條薄板結構經(jīng)常作為葉片應用于航空發(fā)動機、風力發(fā)電機等大型工業(yè)裝備結構中。已有的研究表明，該結構由于其特殊的幾何形狀顯示出特殊的力學特性。本文首先推導了結構屈曲的控制方程，求解了兩端簡支和另兩邊自由條件下的扭轉(zhuǎn)臨界屈曲載荷的解析表達式；其次，研究了扭轉(zhuǎn)后屈曲的跳躍特性，討論了不同可設計參數(shù)對結構扭轉(zhuǎn)跳躍特性的影響規(guī)律；最后，利用扭轉(zhuǎn)后屈曲的跳躍特性，通過改變其拓撲結構，提出了三種扭轉(zhuǎn)雙穩(wěn)態(tài)結構。具體研究內(nèi)容和結果如下：
　　

2、（1）預扭曲長條薄板扭轉(zhuǎn)屈曲的解析解預測。采用理論方法推導了考慮兩端簡支和另兩邊自由條件的靜力線性解與非線性解。選取線性解作為內(nèi)力表達式，采用平衡方法，推導了屈曲的控制方程，通過逆法獲得了扭轉(zhuǎn)臨界屈曲的解析表達式。通過與有限元分析結果對比，驗證了靜力線性解的正確性。考慮較小載荷作用時，對比線性解與非線性解，驗證了選取線性解的合理性。通過與數(shù)值計算結果對比，驗證了解析解的正確性。
　　（2）預扭曲長條薄板扭轉(zhuǎn)后屈曲的跳躍特性研究。通

3、過數(shù)值分析方法，重點研究了結構扭轉(zhuǎn)后屈曲特性，載荷-位移曲線表明該結構在發(fā)生扭轉(zhuǎn)屈曲后會出現(xiàn)突然的扭轉(zhuǎn)跳躍特性，即隨著位移載荷的不斷增大，約束反力突然大幅下降。隨后，進一步討論了不同幾何參數(shù)、材料性質(zhì)、結構形狀及拓撲構型等可設計參數(shù)對結構的扭轉(zhuǎn)跳躍性能的影響。結果表明：扭轉(zhuǎn)屈曲后的扭轉(zhuǎn)跳躍特性是可調(diào)的，合理的設計有望實現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)特性。
　　（3）新型扭轉(zhuǎn)雙穩(wěn)態(tài)結構設計與分析?；诳稍O計參數(shù)對預扭曲長條薄板結構的扭轉(zhuǎn)跳躍性能的影響規(guī)律