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题名混合材料双稳态壳结构力学性能分析及优化设计
被引量：1
- 1
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作者
叶红玲
王秀华
王伟伟
王振祺
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机构
北京工业大学材料与制造学部
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出处
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第11期1113-1121,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11872080)
北京市自然科学基金资助项目(3192005)。
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文摘
为了提高双稳态结构的承载能力,设计了一种由金属材料与复合材料组成的混合双稳态壳结构.利用数值仿真方法研究了其稳态转变过程中的力学性能,探讨了中间金属层厚度、铺层角度、初始横截面半径以及轴向长度对混合材料双稳态壳结构承载能力与第二稳态构型的影响规律.通过主次影响分析方法比较各几何参数对力学响应的重要程度.基于响应面方法,建立了以混合材料双稳态壳结构几何参数为设计变量、以许用应力为约束、以转变载荷最大为目标的优化模型,并采用序列二次规划算法进行了求解,获得最优的设计参数.研究结果对于提高双稳态结构力学性能具有一定的参考价值.
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关键词
混合材料双稳态壳结构
数值仿真
力学性能
参数影响
响应面方法
优化设计
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Keywords
bistable hybrid shell
numerical simulation
mechanical properties
parameter effect
response surface methodology(RSM)
optimization design
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分类号
O342
[理学—固体力学]
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题名复杂环境下复合材料薄柱壳结构的双稳态特性
- 2
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作者
吴耀鹏
杨泉
刘莹
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机构
西安建筑科技大学土木工程学院
西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室
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出处
《华南理工大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第7期139-148,共10页
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基金
陕西省自然科学基础研究计划项目(2023-JC-YB435)。
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文摘
双稳态复合材料结构是一种新型可展开结构,广泛应用于多个领域。然而在复杂工作环境中,其材料性能可能发生变化,进而影响结构的双稳态特性。结合理论研究和数值研究,建立含热膨胀系数和湿膨胀系数的复合材料薄柱壳结构理论模型,推导复杂环境下薄柱壳应变能的解析表达式。基于最小势能原理,建立了温度和湿度影响的双稳态理论模型,研究预测环境参数对T700/Epoxy、T300/5028 Graphite-Epoxy和AS7/M21碳纤维/环氧树脂复合材料柱壳第2稳态应变能、主曲率和扭曲率的影响。采用ABAQUS软件建立柱壳结构的有限元模型,数值模拟柱壳的双稳态变形过程,得到不同温湿环境下第2稳态应变能、主曲率和扭曲率变化,并将数值结果与理论结果进行对比分析。结果表明:T700/Epoxy、AS7/M21在20~120℃以及0.0~1.0%湿度范围内,最大应变能分别最多减少32.7%和9.1%,T300/5028 Graphite-Epoxy柱壳的应变能最大增量为914.6%,T700/Epoxy与T300/5028 Graphite-Epoxy的主曲率对温度敏感性强,最大增量约为17%和14%,而AS7/M21变化不超过5%。在抗扭性能上,T700/Epoxy与T300/5028 Graphite-Epoxy在高温高湿下波动较大,AS7/M21则保持良好稳定性。结合理论研究和数值模拟,高温、高湿对复合材料结构的双稳态性能影响显著。通过定量分析不同温湿条件下复合材料的力学性能,可为双稳态结构的材料选择及应用环境优化提供科学依据,有助于提升结构设计的可靠性和耐久性。
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关键词
双稳态
复合材料
柱壳结构
复杂环境
曲率
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Keywords
bistable
composite
cylindrical shell structure
complex environment
curvature
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分类号
O342
[理学—固体力学]
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题名双稳态复合材料可折展柱壳研究综述
被引量：2
- 3
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作者
谭惠丰
杨留义
卫剑征
曹宗胜
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机构
哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所
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出处
《应用力学学报》
CSCD
北大核心
2017年第2期269-274,共6页
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基金
中央高校基本科研业务费专项资金(HIT.MKSTISP.201609)
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文摘
双稳态复合材料可折展柱壳在展开与卷曲状态均为稳定状态,具有结构简单、收纳效率高、展开过程可靠等优势,在空间可展开结构中具有广泛应用前景。针对双稳态复合材料可折展柱壳,梳理了双稳态实现机制及稳态构型预报分析模型,介绍了不同分析模型的基本思路及优缺点;然后,总结了可展开柱壳折展过程分析方法;还介绍了双稳态复合材料可折展柱壳的应用研究现状;最后,探讨了该类结构在空间可展开结构应用中所需进一步解决的问题。
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关键词
复合材料
可展开结构
柱壳
双稳态
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Keywords
composite materials
deployable structures
slit tube
bistable
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分类号
V414.4
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名反对称铺设的单曲率椭圆形壳结构双稳态性能研究
被引量：1
- 4
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作者
柴国钟
叶钢飞
张征
吴化平
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机构
浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室
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出处
《浙江工业大学学报》
CAS
北大核心
2015年第1期1-6,共6页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51205355
11372280)
+1 种基金
教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20123317120003)
中国博士后科学基金资助项目(2013M540498)
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文摘
通过垂直于圆柱壳方向的圆柱截取反对称铺设的双稳态圆柱壳结构的方法,可得到一种新型的单曲率椭圆形双稳态壳结构,此结构具有伸展和卷曲两种稳定状态.通过最小势能原理对双稳态椭圆形壳结构进行理论研究,得到其卷曲半径理论解,并与有限元模拟结果进行对比来研究不同参数,包括截取半径、圆柱壳的初始半径、铺设层数和铺设角度等对椭圆形壳结构的双稳态特性的影响.在研究双稳态椭圆形壳结构的过程中,通过对截取半径、圆柱壳的初始半径、铺设层数和铺设角度等参数的不同设计,可以得到其不同的双稳态形状,可指导新型的双稳态椭圆形壳结构的制备及应用.
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关键词
双稳态
反对称
椭圆形壳结构
有限元模拟
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Keywords
bistable
anti-symmetric
elliptical shell
numerical simulation
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分类号
TH123
[机械工程—机械设计及理论]
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