充氣膜結(jié)構(gòu)的褶皺及振動(dòng)特性研究.pdf

1、充氣膜結(jié)構(gòu)的厚度在微米量級(jí),且在充氣之前多處于折疊狀態(tài),在工作中極易產(chǎn)生褶皺和振動(dòng)現(xiàn)象。褶皺是充氣膜結(jié)構(gòu)的主要缺陷,會(huì)使其承載力和形面精度下降;振動(dòng)會(huì)影響充氣結(jié)構(gòu)的使用功能,共振可能導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的完全失效。開(kāi)展充氣膜結(jié)構(gòu)的褶皺及振動(dòng)特性研究對(duì)充氣膜結(jié)構(gòu)的褶皺發(fā)生擴(kuò)展規(guī)律預(yù)報(bào)、承載能力分析及振動(dòng)控制具有重要的指導(dǎo)意義。
　　針對(duì)充氣拱這個(gè)典型的充氣膜結(jié)構(gòu)單元,建立了標(biāo)準(zhǔn)充氣拱有限元模型,對(duì)其褶皺發(fā)生、擴(kuò)展規(guī)律及承載特性進(jìn)行了數(shù)值模擬

2、,考察了充氣壓力、載荷工況、截面半徑和材料厚度對(duì)起皺力、起皺位置及承載力的影響。設(shè)計(jì)了薄膜充氣拱彎曲實(shí)驗(yàn)裝置,開(kāi)展了薄膜充氣拱彎皺實(shí)驗(yàn),對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　在褶皺特性分析的基礎(chǔ)上,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)薄膜充氣拱模型進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,獲得了其前10階固有頻率、振型及頻率幅值響應(yīng)曲線(xiàn)。采用控制變量法考察了充氣壓力、截面半徑和材料厚度對(duì)固有頻率和振型的影響,分析了充氣拱的結(jié)構(gòu)參數(shù)和激勵(lì)參數(shù)對(duì)頻率幅值響應(yīng)的影響。將褶皺參數(shù)引

3、入到模型中,對(duì)比了有無(wú)褶皺狀態(tài)下的振動(dòng)特性,進(jìn)而分析了褶皺程度和位置對(duì)固有頻率、振型及頻率幅值響應(yīng)的影響。
　　基于充氣拱的褶皺及振動(dòng)分析方法,對(duì)充氣機(jī)翼及軟式飛艇結(jié)構(gòu)進(jìn)行了彎曲及振動(dòng)特性分析。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)充氣機(jī)翼進(jìn)行了彎曲、模態(tài)和諧響應(yīng)數(shù)值分析,獲得了充氣壓力、翼展和褶皺參數(shù)對(duì)充氣機(jī)翼的承載特性、各階固有頻率及頻率幅值響應(yīng)的影響。對(duì)軟式飛艇結(jié)構(gòu)進(jìn)行了彎曲和振動(dòng)有限元分析,獲得了該飛艇模型的抗彎剛度、前10階振型和固有頻率及兩種典型激勵(lì)