球形充氣膜結(jié)構(gòu)設(shè)計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。
　　本文初步介紹超長航時氣球的結(jié)構(gòu)設(shè)計與模擬分析，然后以中微子探測器球形液袋為對象，進(jìn)行球形充氣膜結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析，最后針對液袋備選材料 FEP薄膜、織物膜材 Uretek3216LV膜材進(jìn)行單軸拉伸力學(xué)性能試驗研究。
　　首先，介紹了超長航時氣球結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括泰勒曲線理論推導(dǎo)、二維裁片尺寸

2、設(shè)計，并針對兩種氣球結(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，針對液袋方案設(shè)計特點，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)計縮比液袋裁片，給出裁片邊界理論計算式，利用液袋的對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)果對實際試驗有重要參考價值。
　　再次，對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，得到相應(yīng)的屈服強度、抗拉強度、斷裂伸長率，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，得到每循環(huán)割線模量及殘余應(yīng)變；進(jìn)行三種應(yīng)力水平下的徐變試驗，分析徐變發(fā)展趨勢。試驗結(jié)果對FEP薄膜工程設(shè)計應(yīng)用具有參考價值。
　　最后，以織物膜材 Uretek3216LV為試驗對