球形充氣膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與膜材單軸力學(xué)性能.pdf

1、充氣膜結(jié)構(gòu)作為一種新型空間結(jié)構(gòu)體系，可應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，包括氣承式膜結(jié)構(gòu)和氣囊式膜結(jié)構(gòu)，同時(shí)也可應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，如飛艇、再入減速器等。
　　本文初步介紹超長(zhǎng)航時(shí)氣球的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模擬分析，然后以中微子探測(cè)器球形液袋為對(duì)象，進(jìn)行球形充氣膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析，最后針對(duì)液袋備選材料 FEP薄膜、織物膜材 Uretek3216LV膜材進(jìn)行單軸拉伸力學(xué)性能試驗(yàn)研究。
　　首先，介紹了超長(zhǎng)航時(shí)氣球結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括泰勒曲線理論推導(dǎo)、二維裁片尺寸

2、設(shè)計(jì)，并針對(duì)兩種氣球結(jié)構(gòu)考慮不同內(nèi)壓和重力共同作用下采用有限元軟件ABAQUS模擬分析其變形與受力情況。
　　其次，針對(duì)液袋方案設(shè)計(jì)特點(diǎn)，采用ABAQUS模擬分析了縫隙處膜材的受力和變形情況；采用球面等面積展開法設(shè)計(jì)縮比液袋裁片，給出裁片邊界理論計(jì)算式，利用液袋的對(duì)稱性選取半幅寬裁片進(jìn)行分析；考慮裁切效應(yīng)，用ABAQUS建立半幅寬裁片模型，模擬液袋在內(nèi)壓和重力作用下變形和受力情況，重點(diǎn)分析裁片中心線與理想球面裁片中心線之間變形和受

3、力差異。分析結(jié)果對(duì)實(shí)際試驗(yàn)有重要參考價(jià)值。
　　再次，對(duì)150μm厚FEP薄膜沿膜材縱向、橫向裁取的試樣進(jìn)行四種拉伸速度的單軸拉伸試驗(yàn)，得到相應(yīng)的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率，并給出以應(yīng)變速率為變量的線性擬合公式；進(jìn)行三種拉伸應(yīng)力的循環(huán)拉伸試驗(yàn)，得到每循環(huán)割線模量及殘余應(yīng)變；進(jìn)行三種應(yīng)力水平下的徐變?cè)囼?yàn)，分析徐變發(fā)展趨勢(shì)。試驗(yàn)結(jié)果對(duì)FEP薄膜工程設(shè)計(jì)應(yīng)用具有參考價(jià)值。
　　最后，以織物膜材 Uretek3216LV為試驗(yàn)對(duì)