薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲與振動特性研究.pdf

1、薄膜結(jié)構(gòu)以其質(zhì)輕、柔性及可功能化的優(yōu)點(diǎn)，可以制成能夠高效折疊和可靠展開的空間充氣展開結(jié)構(gòu)?？臻g充氣展開結(jié)構(gòu)重量輕，包裝體積小，降低了研究和制造的成本。由于薄膜結(jié)構(gòu)抗彎剛度很小，在外部載荷作用下有明顯的大變形特征，容易發(fā)生屈曲失穩(wěn)，產(chǎn)生褶皺。褶皺的存在會影響薄膜結(jié)構(gòu)的面形精度和穩(wěn)定性，進(jìn)而對薄膜結(jié)構(gòu)的動力學(xué)特性造成影響。因此，研究薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲及其對振動特性的影響規(guī)律具有重要意義。
　　本文以圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)作為研究對象，圍繞屈曲和振動

2、問題展開研究。通過數(shù)值計(jì)算、試驗(yàn)測試、理論分析，掌握薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲與振動特性研究方法，獲得不同工況下薄膜結(jié)構(gòu)的臨界屈曲載荷和屈曲褶皺構(gòu)型，探尋褶皺對薄膜結(jié)構(gòu)振動特性的影響規(guī)律。
　　通過數(shù)值計(jì)算研究了圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)在中心扭轉(zhuǎn)載荷作用下的屈曲與振動特性。通過屈曲分析確定了各階臨界屈曲載荷及相應(yīng)的屈曲模態(tài)?；谥苯訑_動法對含缺陷的圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性屈曲分析，得到不同中心扭轉(zhuǎn)載荷作用下的褶皺構(gòu)型。此外，研究了圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)參數(shù)（內(nèi)外徑比

3、、彈性模量、厚度）對臨界屈曲載荷的影響規(guī)律。通過對屈曲前和屈曲后的圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，得到了屈曲對圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)振動特性的影響規(guī)律。
　　采用基于數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的非接觸式測量方法，對圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲及振動特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。得到了圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)在中心扭轉(zhuǎn)載荷作用下的屈曲褶皺構(gòu)型及屈前屈后振動模態(tài)，與相應(yīng)的數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行對比，對存在的誤差給出了解釋。
　　利用數(shù)值計(jì)算方法對兩種增強(qiáng)方向不同的極正交各向異性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)

4、行了屈曲分析，與各向同性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的臨界屈曲載荷及屈曲模態(tài)進(jìn)行對比，找到了一定的規(guī)律。通過非線性屈曲分析，對比了在某一確定載荷作用下極正交各向異性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)與各向同性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的屈曲褶皺構(gòu)型的異同。此外，對屈曲前和屈曲后的極正交各向異性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，與各向同性圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)的屈前屈后振動頻率、模態(tài)進(jìn)行對比，驗(yàn)證了規(guī)律的一致性。
　　通過理論分析研究了圓環(huán)薄膜結(jié)構(gòu)在中心扭轉(zhuǎn)載荷作用下的屈曲起皺。對極正交各向異性圓環(huán)薄