可展開雙Ω薄殼結(jié)構(gòu)力學(xué)性能研究.pdf

1、纖維復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)具有鋪層易設(shè)計(jì)和樹脂基的環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，一直成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。在上世紀(jì)60年代，復(fù)合材料制作伸展臂結(jié)構(gòu)被首次提出，相比傳統(tǒng)的桁架等可展開結(jié)構(gòu)，可以滿足重量輕、收攏體積小、展開后高比剛度和比強(qiáng)度的要求。本文將從雙Ω薄殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、材料選取與制備等方面入手，重點(diǎn)研究復(fù)合材料層合殼的鋪層設(shè)計(jì)、彎曲特性、穩(wěn)定性以及動態(tài)特性，為細(xì)長可展開復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展提供了依據(jù)。
　　首先，以慣性矩為設(shè)計(jì)目標(biāo)，

2、給出了碳纖維復(fù)合材料雙Ω薄殼結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計(jì)和鋪層設(shè)計(jì)方法。將同等邊界條件下的半圓截面與雙Q薄殼截面進(jìn)行對比，給出了后者截面慣性矩、極慣性矩和彈性應(yīng)變能公式并進(jìn)一步分析了四層不同鋪設(shè)角度下的等效彈性模量，為薄殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　其次，針對雙Q薄殼結(jié)構(gòu)剛度特性，提出了側(cè)壓過程中截面頂點(diǎn)和兩弧曲率轉(zhuǎn)折點(diǎn)位移呈指數(shù)的變化規(guī)律。給出了雙Ω薄殼結(jié)構(gòu)在側(cè)壓、三點(diǎn)彎曲、軸向壓縮狀態(tài)下的各層應(yīng)力和應(yīng)變規(guī)律，與試驗(yàn)進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證了有限元分

3、析的正確性。根據(jù)優(yōu)化得到的截面幾何尺寸，采用真空袋壓成型工藝，用3k的T300碳纖維預(yù)浸料制備了長1000mm雙Ω薄殼結(jié)構(gòu)試件，針對(45/-45/-45/45)鋪層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了側(cè)壓試驗(yàn)、三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，軸向壓縮試驗(yàn)，與仿真分析模型進(jìn)行對比，驗(yàn)證了模型的正確性。給出了鋪層剛度矩陣、側(cè)壓時(shí)結(jié)構(gòu)易破壞部位受應(yīng)力大小、三點(diǎn)彎曲結(jié)構(gòu)最大承載力和軸向屈曲載荷四項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重分配系數(shù)為0.4，0.3，0.2，0.1，依據(jù)該權(quán)重分配系數(shù)能夠選擇符合需求的雙