织物增强形状记忆复合材料大型空间可展桁架研究进展

围绕新型织物增强形状记忆复合材料空间可展桁架,总结了材料研制、结构制备、形状记忆行为、多尺度力学模型和地面试验的相关研究进展。可展桁架纵杆为织物增强复合材料制成的薄壁管,复合材料是将二维碳纤维织物添加到环氧形状记忆树脂中制备而成,通过调整基体树脂和固化剂的配比可控制材料的形状记忆性能。基于相变理论构建了形状记忆本构模型,并应用三点弯曲试验验证。通过微观、细观、宏观多尺度方法,计算了复合材料的均匀ABD刚度矩阵,依据Kirchhoff假设推导了薄壁管等效空间梁单元。搭建地面技术演示平台,验证形状记忆可展桁架单元收纳比达到50:1,形状恢复率约为100%。     

空间充气可展天线反射面精度测试分析

采用相位和立体视觉技术相结合的白光扫描技术测量了抛物面在不同压强下的形面状态,分析了天线形面褶皱分布情况。使用数学软件Matlab拟合出不同压强作用下抛物面反射面的方程,将这些方程与设计值进行对比,分析了充气可展天线反射面在各压强作用下的形面精度。结果表明：不同压强作用对充气可展天线反射面精度有显著影响。     

不稳定空间展开折叠桁架结构稳定过程分析

本文以理想桁架节点笛卡尔坐标为未知量,全面建立了复杂不稳定空间展开折叠桁架结构的几何约束方程,并推导出相应的几何约束Jacobi矩阵,建立了线性稳定过程分析的理论与方法,阐明了稳定过程的力学机理,明确提出稳定目标函数,且分析了稳定状态的力学特点,并考虑了几何约束二阶项对稳定过程解的影响。最后,数值算例验证了该方法、程序的正确性与适用性。     

十字圆管相贯节点平面外刚度性能研究(英文)

简要介绍了十字节点平面外抗弯时的变形机理以及刚度定义,应用大型通用有限元软件ABAQUS对圆管十字相贯节点进行了非线性有限元分析.分别对主管径厚比、支管径厚比和支管与主管的直径比进行单参数分析,研究各自对十字节点平面外抗弯刚度的影响,并综合所有计算结果回归拟合出刚度计算公式.对支管承受压弯作用的十字节点计算分析表明,对于直径比大的节点,压弯作用下较大的轴力会对节点的刚度产生很大的削弱作用.得出了一些有用的结论,对工程应用具有一定的指导意义.     

ETFE气枕与ETFE薄膜性能高温环境试验研究

根据中东阿布扎比高温、温差大的环境特点,设计了ETFE气枕性能高温环境试验系统,主要包括密封环境模拟室,776mm×776mm气枕模型,环境加热与ETFE气枕压力计算机自动控制系统,温度、位移数据采集系统.研制出试验系统,进行了40℃～80℃温度变化、6个周期18小时下气枕性能测试,然后利用气枕膜片制备试件,进行了ETFE薄膜厚度测试、ETFE薄膜和缝合节点拉伸试验.得到了相应的膜面矢高位移、试件破坏形态、应力应变曲线、极限强度和破断延伸率,对工程设计具有指导参考价值.     

ETFE气囊膜结构设计分析方法与数值分析特征研究

首先介绍了气囊膜设计分析方法以及基于约束条件力密度法的充气膜非线性数值分析算法和EasyVol.基于ETFE气囊膜,在风压和风吸作用下,研究了三种不同约束条件对非线性数值分析结果的影响,即恒定压力、恒定体积、压力和体积乘积恒定分别为常数约束条件时,气囊膜形态(矢高)、应力随载荷变化等结构特性,以及三类约米参数(压力体积、压力和体积之乘积)在数值分析迭代过程的变化特征.     

对角伸展太阳帆结构及膜面应力导入分析

为研究膜面应力导入方式及应力大小对太阳帆结构的影响,进行了有限元模拟分析.首先,阐述了此类太阳帆导入膜面应力的必要性及其合理范围,并介绍了膜面应力导入的3种方式;其次,利用有限元软件ABAQUS,以欧洲航天局和德国宇航中心研制的20 m×20 m太阳帆为目标建立模型,然后采用静力法并考虑非线性的影响,分别对3种方式导入膜面应力的太阳帆进行结构分析,模拟太阳帆完全展开时在光压作用下膜面的变形和支撑结构的静力响应,获得膜面应力与豆荚杆轴压之间的关系,确定了膜面应力的合理范围;最后,对比分析了不同导入方式对膜面应力分布以及不同膜面应力对帆面形态和结构刚度的影响.结果表明:不同的应力导入方式,太阳帆膜面角落处均会出现应力集中,但膜面褶皱分布不同;膜面导入应力越大,基频越大,同时利于结构整体运动的控制.     

ETFE气枕结构成形设计方法与试验

为研究ETFE气枕结构的成形方式,引入基于找形分析的零应力态三维裁切和基于材料非线性的平面裁切两种设计方法,对比了两种方法的设计过程,并分别分析了两种方法的设计分析过程和力学模型.通过两个ETFE气枕模型充气成形试验和数值模拟,得到了结构的膜面外形和应力分布及其变化规律.结果表明:对于三维裁切成形模型,气枕膜面外形的试验结果与数值模拟最大误差为4 mm,应力的最大值相差0.4 MPa;对于平面裁切成形模型,初次成形时的气枕膜面外形与应力分布的试验与数值相一致,随ETFE材料的徐变,膜面升高、应力减小,矢跨比由1/19增大为1/12.试验与分析验证了本文提出的成形设计方法.     

武汉三金潭污水处理厂卵形消化池混凝土浇筑模拟分析与模板框架系统验算

首先介绍了采用一种新施工方法的武汉三金潭污水处理厂卵形消化池混凝土五阶段浇筑方案,然后详细进行了施工过程模拟分析,包括分析模型、荷载工况、结构响应,以及模板框架支撑系统设计等。     

索网找形分析方法与成形试验研究(英文)

详细介绍了索网结构找形分析的非线性有限元法,编制了该数值方法的Matlab计算程序,然后进行数值算例分析.本文进行了马鞍形双曲索网模型成形试验,试验模型平面尺寸为1.8m×1.8m.通过分步分级悬挂砝码加载来控制索张力,测出了成形过程的平衡形态和最终平衡形态,通过试验数据、数值计算与解析比较,证明了计算方法的正确有效性.