飛艇充氣囊體變形規(guī)律的探究.pdf

1、在平流層飛艇平臺這一大曲率大體積柔性充氣膜結構的研究中，充氣膜結構的整體和局部變形分析是膜結構結構分析的重要內容之一，因為結構囊體的整體和局部變形分析不僅有助于指導囊體結構的制造，而且有利于能源系統(tǒng)、推進系統(tǒng)等外部搭載系統(tǒng)設備的安裝，同時，在獲知外部環(huán)境后，通過囊體變形能預測飛艇工作壽命。因此，探究飛艇充氣囊體變形規(guī)律對于平流層飛艇的成功研制有重大的現(xiàn)實意義。
　　本文選用飛艇囊體外形為一種典型的三葉玫瑰線形，以經典力學理論和商用

2、有限元軟件為兩大工具，使用控制變量的方法，對影響飛艇囊體變形的四個抗力指標和三個荷載效應指標進行了探究。
　　首先，使用經典力學理論對飛艇進行了靜力學分析，確定了囊體內外壓差的范圍，推導了囊體應力、應變計算公式，并驗證了鐵木辛柯梁理論在分析充氣膜結構中的正確性。
　　其次，從飛艇囊體的大曲率大體積柔性的特點出發(fā)，結合有限單元法的基本原理，提出了解決該類問題的一般方法。由于飛艇頭錐、尾錐曲率較大，數(shù)值計算時網格難以劃分，即使是

3、模型正確、網格質量優(yōu)良，在計算過程中也可能出現(xiàn)不收斂的情況，本文針對這種情況提出了具體的解決措施；由于飛艇是懸浮在空氣中的，如何確定其邊界條件是其靜力計算中的關鍵問題之一，目前針對該問題的解決方法有兩種，其一是采用慣性釋放技術，其二是在適當?shù)狞c施加約束，本文對兩種方法做了詳細的分析對比，并指出了各自的應用范圍。
　　最后，利用大曲率大體積柔性充氣結構的有限元方法，對材料彈性模量、泊松比、結構囊體長度、結構長細比這四個影響囊體變形的