雙穩(wěn)態(tài)層合板跳轉過程分析與新型柔性蜂窩結構性能評價.pdf

1、可變體飛機是未來飛行器發(fā)展的方向，而發(fā)展既能夠承載又能夠實現(xiàn)較大程度變形的可變體結構和材料是其關鍵技術之一?？勺凅w結構與材料需要具有更高的承載能力和更大的變形能力，而同時在變體過程中需要盡量小的構型保持力。多穩(wěn)態(tài)結構具有多種不同的穩(wěn)定構型，能夠滿足多種不同氣動條件下的外形設計，同時在穩(wěn)定構型狀態(tài)下不需要額外的能量的輸入，是可變體結構的極具潛力的候選方案之一。蜂窩材料利用壁面的彎曲變形能夠實現(xiàn)比基體材料大10倍的彈性變形能力，與橡膠材料復

2、合的柔性蜂窩結構是可變體結構蒙皮材料理想的候選方案之一。本文重點針對以上兩種候選方案，開展了兩方面的工作:一是針對雙穩(wěn)態(tài)復合材料層合板，提出了結構構型之間準靜態(tài)和動態(tài)跳轉過程更準確的分析方法;二是提出了一種具有更低驅動力和更大變形能力的新型柔性蜂窩結構，并對其進行了性能評價。具體研究內容如下:
　　(1)雙穩(wěn)態(tài)層合板準靜態(tài)跳轉過程的理論分析模型研究。準確預測穩(wěn)態(tài)構型和跳轉載荷是多穩(wěn)態(tài)結構設計的關鍵。非對稱復合材料層合板是目前雙穩(wěn)態(tài)

3、結構的主要形式之一。本文針對文獻中基于二次多項式位移函數建立的分析模型在預測雙穩(wěn)態(tài)復合材料層合板臨界跳轉載荷時存在較大誤差的問題，提出了基于高階多項式的位移描述函數來改進理論分析模型，并將計算結果與有限元分析結果進行對比分析。結果表明:新的理論分析模型能夠顯著提高穩(wěn)定構型的預測精度和減少計算臨界跳轉載荷時的誤差，驗證了本文所提出的理論分析模型的準確性。
　　(2)雙穩(wěn)態(tài)層合板動態(tài)跳轉過程的理論分析模型研究。在實際工程中大多穩(wěn)態(tài)之間

4、的跳轉過程都是瞬時完成的，因此，研究穩(wěn)態(tài)構型之間的動態(tài)跳轉過程具有更重要的意義。本文建立了基于四階多項式位移描述函數的動態(tài)跳轉理論分析模型，對非對稱鋪層的層合板結構進行無阻尼和有阻尼分析，并將計算結果與有限元分析結果進行了對比。研究表明:在無阻尼條件下，本文提出的理論理論分析模型在不同載荷工況下，所獲得的結構響應（振幅和頻率），比文獻結果（二次多項式）更接近有限元分析結果，并且與有限元分析結果的偏差較小。在有阻尼情況下，能夠獲得跳轉過程

5、中較為準確的載荷與位移曲線。以上結果表明，提出的解析模型具有較高的分析精度。
　　(3)八邊形零泊松比柔性蜂窩結構的性能分析。復合式的柔性蜂窩結構是可變體結構蒙皮材料的候選方案。通過分析零泊松比六邊形蜂窩結構變形機理，提出了一種零泊松比八邊形蜂窩狀的新結構，給出了其等效模量和最大變形率的解析表達式，通過與有限元結果的對比分析，證明了解析解的正確性。在此基礎上，通過與六邊形蜂窩對比分析表明:八變形蜂窩結構在變形方向具有更低的剛度，且