薄膜褶皺影響因素的試驗研究及數(shù)值分析.pdf

1、薄膜以其輕質(zhì)、折疊體積小以及良好的力學性能等特點，廣泛應用于建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域和航空航天領(lǐng)域。薄膜因其厚度薄、抗彎剛度小，當外載荷產(chǎn)生的壓應力超過臨界壓應力時，就會出現(xiàn)局部屈曲現(xiàn)象而形成褶皺。褶皺的出現(xiàn)不僅會影響薄膜結(jié)構(gòu)的表面精度，還會改變結(jié)構(gòu)的應力分布狀態(tài)，進而影響結(jié)構(gòu)的靜力和動力特性。研究褶皺的影響因素及其影響機理，有利于對薄膜褶皺變形進行準確預測，有效的控制或消除褶皺變形，具有重要的意義。而已有文獻尚未系統(tǒng)研究預張力、厚度、材料屬性（泊

2、松比和彈性模量）對薄膜褶皺變形特征的影響。本文通過受剪矩形薄膜和對角受拉方形薄膜的試驗及有限元研究，系統(tǒng)分析了邊界條件、預張力、厚度、材料屬性等因素，對薄膜褶皺變形特征的影響規(guī)律，具體研究工作如下:
　　a.設(shè)計研發(fā)了矩形薄膜受剪和方形薄膜對角受拉的試驗加載裝置，并借助激光位移傳感測量技術(shù)系統(tǒng)研究了邊界條件、預張位移、厚度對矩形薄膜以及邊界條件、厚度對方形薄膜褶皺變形特征的影響。
　　b.基于板殼穩(wěn)定理論，采用商用有限元軟件

3、ANSYS的LS-DYNA顯式算法模塊，對矩形薄膜和方形薄膜褶皺進行數(shù)值分析，并將有限元結(jié)果與相應的試驗結(jié)果進行對比分析，驗證了本文建立的有限元模型的有效性。
　　c.采用通過正確性和精確性驗證的有限元模型，系統(tǒng)研究了邊界條件、預張位移、厚度、泊松比和彈性模量等因素對矩形薄膜褶皺變形特征的影響，以及邊界條件、厚度、泊松比和彈性模量對方形薄膜的褶皺構(gòu)形的影響，并闡述了這些影響因素對薄膜褶皺變形特征的影響機理。
　　研究結(jié)果標明