【摘要】：雙穩(wěn)態(tài)殼是一種可開展空間結(jié)構(gòu),其雙穩(wěn)態(tài)特性指該種結(jié)構(gòu)能在外載荷驅(qū)動下由一種穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N穩(wěn)態(tài),且無需外力維持。如:反對稱鋪設的復合材料層合圓柱殼結(jié)構(gòu)類似卷尺,有伸展和卷攏兩個形態(tài)。但與卷尺不同的是,雙穩(wěn)態(tài)殼結(jié)構(gòu)在伸展和卷攏這兩個形態(tài)下都是穩(wěn)定的,不需要外力維持。這類結(jié)構(gòu)近年來已經(jīng)被用于可折疊結(jié)構(gòu)、可變形機翼、能量收集器及自適應結(jié)構(gòu)等可變形智能結(jié)構(gòu)的研究與制造,應用前景十分廣泛。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下:1.基于能量原理,建立了柱殼結(jié)構(gòu)的雙穩(wěn)態(tài)理論模型,推導了各向同性圓柱殼、正對稱鋪設以及反對稱鋪設層合圓柱殼結(jié)構(gòu)應變能的解析表達式,并通過算例分析,比較了三種殼雙穩(wěn)態(tài)特性的差異。導出了反對稱鋪設層合圓柱殼結(jié)構(gòu)第二穩(wěn)態(tài)卷曲半徑解析解及實現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)特性的條件,并對實現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)鋪設角所需滿足的條件進行了算例分析。2.改進柱殼結(jié)構(gòu)力學模型,理論推導了考慮邊界效應時反對稱鋪設層合圓柱殼應變能的解析表達式。分析了邊界效應對反對稱鋪設層合圓柱殼實現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)的影響,并通過數(shù)值算例分析,得到了殼橫向截面尺寸參數(shù)變化時,邊界效應對殼實現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)條件的影響規(guī)律。3.通過數(shù)值分析,比較了考慮及不考慮邊界效應時殼結(jié)構(gòu)尺寸、鋪層數(shù)及鋪設角等幾何參數(shù)對反對稱鋪設層合圓柱殼第二穩(wěn)態(tài)特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明:同不考慮邊界效應相比,考慮邊界效應時第二穩(wěn)態(tài)的應變能變小,卷曲半徑變大,且規(guī)律也存在差異。4.在ABAQUS中建立了柱殼的有限元分析模型,對殼結(jié)構(gòu)從第一種穩(wěn)態(tài)到第二種穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)變過程進行了模擬,得到了幾何參數(shù)對雙穩(wěn)態(tài)條件以及第二穩(wěn)態(tài)特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明:考慮邊界效應時所得結(jié)果與有限元結(jié)果吻合更好。
【圖文】：

最大von Mises 應力出現(xiàn)在成對角線的兩角附近區(qū)域。5.4 von Mises 90-25-180-5-0.21-anti45°圖5.5 展示了正對稱鋪設層合圓柱殼試件90-25-180-5-0.21-sym45°在ABAQUS 有限元數(shù)值分析中的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變過程：（a）為正對稱鋪設圓柱殼在釋放掉分析步2 施加于殼縱向兩條邊界上的位移荷載后，出現(xiàn)明顯的扭轉(zhuǎn)。（b）為由縱向卷曲開始變?yōu)闄M向卷曲。最終，，試件90-25-180-5-0.21-sym45°回復初始形態(tài)。
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU33

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 張承宗;對稱角鋪設纖維增強斜形固支板彎曲解析[J];上海航天;1998年05期

2 張承宗;復合材料斜交板彎曲解析[J];橋梁建設;1998年02期

3 ;[J];;年期

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 單進龍;基于能量原理的復合材料層合殼雙穩(wěn)態(tài)特性研究[D];西安建筑科技大學;2015年

本文編號：2585520