充氣環(huán)結(jié)構(gòu)的承載能力分析.pdf

1、 國內(nèi)圖書分類號(hào)：V 414.1 學(xué)校代碼：10213 UDC：621 密級：公開 碩士學(xué)位論文 充氣環(huán)結(jié)構(gòu)的承載能力分析 CARRYING CAPACITY ANALYSIS OF INFLATABLE TORUS STRUCTURES 碩 士 研 究 生： 于寧 導(dǎo) 師

2、： 譚惠豐 教授 申請學(xué)位級別： 工學(xué)碩士 學(xué) 科 、 專 業(yè)： 工程力學(xué) 所 在 單 位： 復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所 答 辯 日 期： 2009 年 6 月 授予學(xué)位單位： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 摘 要 充氣支撐環(huán)是充氣展開結(jié)構(gòu)的基本組成單元，具有重量輕、承載能力強(qiáng)、展開可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在大型空間展開結(jié)構(gòu)、近空間浮空器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文對大口徑充氣天線的充氣支撐環(huán)進(jìn)行

3、了分析，重點(diǎn)研究了在向心集中載荷作用下充氣環(huán)的面內(nèi)剛度以及皺曲特性，確定了充氣壓力，結(jié)構(gòu)尺寸等相關(guān)參數(shù)對充氣環(huán)極限載荷的影響。 建立了充氣環(huán)面內(nèi)承載能力分析的試驗(yàn)系統(tǒng)，通過研制專用試驗(yàn)工裝實(shí)現(xiàn)了對充氣環(huán)的四點(diǎn)向心加載和位移的準(zhǔn)確測量，并有效地避免了剛度測量時(shí)充氣環(huán)局部屈曲的產(chǎn)生。通過對面內(nèi)集中向心載荷作用下充氣環(huán)的承載過程進(jìn)行了試驗(yàn)分析，得到了充氣壓力，結(jié)構(gòu)尺寸和材料屬性三種因素對充氣環(huán)面內(nèi)剛度的影響規(guī)律。建立了充氣環(huán)面內(nèi)承載能力分析的

4、有限元分析模型，得到了不同條件下充氣環(huán)面內(nèi)剛度的模擬值，與試驗(yàn)值進(jìn)行的對比分析驗(yàn)證了充氣環(huán)面內(nèi)承載能力分析的有限元分析模型的正確性。 對充氣環(huán)的承載機(jī)理及承載特點(diǎn)進(jìn)行了分析，建立基于薄膜理論和充氣拱撓曲理論的向心集中載荷作用下充氣環(huán)臨界皺曲載荷的預(yù)報(bào)模型。利用預(yù)報(bào)模型分析了充氣環(huán)的充氣壓力、環(huán)截面半徑、環(huán)半徑對其臨界皺曲載荷的影響。 建立了充氣環(huán)的有限元數(shù)值分析模型,模擬了不同條件下充氣環(huán)臨界屈曲載荷和失效載荷，通過與臨界皺曲載荷理論對