充氣膜結構的褶皺及振動特性研究.pdf

1、充氣膜結構的厚度在微米量級,且在充氣之前多處于折疊狀態(tài),在工作中極易產(chǎn)生褶皺和振動現(xiàn)象。褶皺是充氣膜結構的主要缺陷,會使其承載力和形面精度下降;振動會影響充氣結構的使用功能,共振可能導致整個結構的完全失效。開展充氣膜結構的褶皺及振動特性研究對充氣膜結構的褶皺發(fā)生擴展規(guī)律預報、承載能力分析及振動控制具有重要的指導意義。
　　針對充氣拱這個典型的充氣膜結構單元,建立了標準充氣拱有限元模型,對其褶皺發(fā)生、擴展規(guī)律及承載特性進行了數(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起皺力、起皺位置及承載力的影響。設計了薄膜充氣拱彎曲實驗裝置,開展了薄膜充氣拱彎皺實驗,對數(shù)值模擬結果進行了驗證。
　　在褶皺特性分析的基礎上,對標準薄膜充氣拱模型進行了預應力模態(tài)分析和諧響應分析,獲得了其前10階固有頻率、振型及頻率幅值響應曲線。采用控制變量法考察了充氣壓力、截面半徑和材料厚度對固有頻率和振型的影響,分析了充氣拱的結構參數(shù)和激勵參數(shù)對頻率幅值響應的影響。將褶皺參數(shù)引

3、入到模型中,對比了有無褶皺狀態(tài)下的振動特性,進而分析了褶皺程度和位置對固有頻率、振型及頻率幅值響應的影響。
　　基于充氣拱的褶皺及振動分析方法,對充氣機翼及軟式飛艇結構進行了彎曲及振動特性分析。對標準充氣機翼進行了彎曲、模態(tài)和諧響應數(shù)值分析,獲得了充氣壓力、翼展和褶皺參數(shù)對充氣機翼的承載特性、各階固有頻率及頻率幅值響應的影響。對軟式飛艇結構進行了彎曲和振動有限元分析,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