先进复合材料筋网壳结构建模及其力学性能分析
发布时间：2021-09-24 07:01
先进复合材料筋网壳结构（RGS）是一种整体承载均衡、鲁棒性好的新型复合材料栅格类薄壳结构,该结构不仅具有传统复合材料格栅结构（AGS）板、梁和柱等结构比刚度高、比强度大以及结构可设计性强等优点,还进一步将简单周期性均匀等距栅格梁、板结构发展到空间非周期非均匀栅格结构,在航空航天、舰船和军事工程等苛刻服役环境中逐渐获得应用。但RGS结构的设计及力学性能分析面临空间结构形态表征的高阶多维、结构的非线性屈曲以及服役环境下构件结构稳定性分析困难等问题。针对上述问题,本文提出基于空间高斯-测地线的RGS形态表征模型和力学分析方法,建立黎曼空间映射的低阶三维RGS几何模型及有限元分析模型,以典型空间非周期非均匀栅格结构天线罩为应用实例,验证上述模型及分析方法的有效性,并探索和分析其在实际服役环境下的力学性能。针对RGS结构形态表征的高阶多维问题,采用空间测地微分映射法建立构件形态表征模型。基于黎曼空间结构的曲率性质,运用高斯微分基本型和测地线路径最短原理,将空间曲面结构的几何形态等距映射到空间单位球面,在该单位球面建立经纬向筋肋的二维测地微分RGS结构数学模型,实现构件结构表征的降维;通过测地微分...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
莫斯科钢结构广播塔Fig.1-3Broadcasttowerofsteel
研究成果[14,15]，在基于传统等间距、方形等网格栅格结构的基础上立了具有特殊承力结构的优化复合材料栅格结构[16,17]，以纤维增强为加强筋肋的栅格结构被美国的斯坦福大学提出，并被命名为先进结构（AGS）；在此基础上，首次提出连续纤维格栅加筋结构的是公司的 Louis。随着缠绕技术的应用，相继又出现了横纵正交栅格和各种角栅格结构等多种形式的栅格加筋结构。
图 2-1 单位球面上点 P 的 θ 和 φ 参数表示Fig.2-1 Coordinate of point P, θ and φ on theunit sphere.图 2-2 点 P 的在 xoy 平面上投影位置Fig.2-2 The projection position of point Pon xoy.zxyP(θ,φ,R)(0,0,0)Rθφx=0,y=sinφy=0,x=sinθ图 2-3 点 P 的在 xoy 上的参数坐标Fig.2-3 The coordinate of the point P onxoy图 2-4 点 P(θ,φ,1)的参数关系Fig. 2-4 The relationship of the pointP(θ,φ,1)
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料基镂空网壳结构的建模与仿真[J]. 张福生,许家忠,张思博,李红强. 材料科学与工艺. 2017(05)
[2]Effect of Manufacturing Parameters of Lightweight Hernia Mesh Material on Its Mechanical Properties[J]. 徐睿,邹婷,孙红蕊,邵元祎,陈裕寒,王富军,李彦,杨治力,王璐. Journal of Donghua University（English Edition）. 2017(02)
[3]“近空间飞行器的关键基础科学问题”重大研究计划结题综述[J]. 杜善义,方岱宁,孟松鹤,谢惠民,詹世革,张攀峰,孟庆国. 中国科学基金. 2017(02)
[4]地面雷达天线罩风载下的数值模拟与风洞试验研究[J]. 王丽君,佟丽莉. 工程力学. 2016(S1)
[5]Optimization of Process Parameters for in High-Energy Ball Milling of CNTs/Al2024 Composites Through Response Surface Methodology[J]. Li Guo,Xiaolan Cai,Lei Zhou,Cui Hu,Changjiang Yang,Ziyang Wang,Wenzhong Zhang,Gang Peng. Journal of Harbin Institute of Technology. 2016(01)
[6]多级三角形格栅夹芯板力学分析[J]. 隋倩倩,江舒,孙方方,范华林. 复合材料学报. 2016(03)
[7]Intensity distribution properties of Gaussian vortex beam propagation in atmospheric turbulence[J]. 钱仙妹,朱文越,饶瑞中. Chinese Physics B. 2015(04)
[8]复合材料层合板相似模型的几何区间确定方法[J]. 罗忠,朱云鹏,陈晓兵,赵雪彦,王德友. 机械工程学报. 2014(09)
[9]某型无人机机翼复合材料大梁迭代设计方法与有限元强度验证[J]. 张成雷,刘峰,马佳. 玻璃钢/复合材料. 2014(01)
[10]几个强度理论的屈服实验研究[J]. 牛杰,刘光连,田杰,张雅鑫,孟力平. 工程力学. 2014(01)
博士论文
[1]天线罩机械结构因素对其电性能的影响研究[D]. 许万业.西安电子科技大学 2015
[2]曲型加筋板、壳结构的建模方法与分析研究[D]. 石鹏.北京理工大学 2015
[3]全复合材料无人机机翼结构优化设计[D]. 丁玲.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[4]热塑性预浸丝变角度铺放及其轨迹规划的研究[D]. 李玥华.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]复合材料构件纤维铺覆仿真及特征建模技术研究[D]. 王涛.哈尔滨工业大学 2013
[2]复合材料层压板典型结构优化设计研究[D]. 柴红普.上海交通大学 2011
[3]地面雷达天线罩风荷载数值模拟与结构分析[D]. 靖峰.哈尔滨工程大学 2011
本文编号：3407316
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
莫斯科钢结构广播塔Fig.1-3Broadcasttowerofsteel
研究成果[14,15]，在基于传统等间距、方形等网格栅格结构的基础上立了具有特殊承力结构的优化复合材料栅格结构[16,17]，以纤维增强为加强筋肋的栅格结构被美国的斯坦福大学提出，并被命名为先进结构（AGS）；在此基础上，首次提出连续纤维格栅加筋结构的是公司的 Louis。随着缠绕技术的应用，相继又出现了横纵正交栅格和各种角栅格结构等多种形式的栅格加筋结构。
图 2-1 单位球面上点 P 的 θ 和 φ 参数表示Fig.2-1 Coordinate of point P, θ and φ on theunit sphere.图 2-2 点 P 的在 xoy 平面上投影位置Fig.2-2 The projection position of point Pon xoy.zxyP(θ,φ,R)(0,0,0)Rθφx=0,y=sinφy=0,x=sinθ图 2-3 点 P 的在 xoy 上的参数坐标Fig.2-3 The coordinate of the point P onxoy图 2-4 点 P(θ,φ,1)的参数关系Fig. 2-4 The relationship of the pointP(θ,φ,1)
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料基镂空网壳结构的建模与仿真[J]. 张福生,许家忠,张思博,李红强. 材料科学与工艺. 2017(05)
[2]Effect of Manufacturing Parameters of Lightweight Hernia Mesh Material on Its Mechanical Properties[J]. 徐睿,邹婷,孙红蕊,邵元祎,陈裕寒,王富军,李彦,杨治力,王璐. Journal of Donghua University（English Edition）. 2017(02)
[3]“近空间飞行器的关键基础科学问题”重大研究计划结题综述[J]. 杜善义,方岱宁,孟松鹤,谢惠民,詹世革,张攀峰,孟庆国. 中国科学基金. 2017(02)
[4]地面雷达天线罩风载下的数值模拟与风洞试验研究[J]. 王丽君,佟丽莉. 工程力学. 2016(S1)
[5]Optimization of Process Parameters for in High-Energy Ball Milling of CNTs/Al2024 Composites Through Response Surface Methodology[J]. Li Guo,Xiaolan Cai,Lei Zhou,Cui Hu,Changjiang Yang,Ziyang Wang,Wenzhong Zhang,Gang Peng. Journal of Harbin Institute of Technology. 2016(01)
[6]多级三角形格栅夹芯板力学分析[J]. 隋倩倩,江舒,孙方方,范华林. 复合材料学报. 2016(03)
[7]Intensity distribution properties of Gaussian vortex beam propagation in atmospheric turbulence[J]. 钱仙妹,朱文越,饶瑞中. Chinese Physics B. 2015(04)
[8]复合材料层合板相似模型的几何区间确定方法[J]. 罗忠,朱云鹏,陈晓兵,赵雪彦,王德友. 机械工程学报. 2014(09)
[9]某型无人机机翼复合材料大梁迭代设计方法与有限元强度验证[J]. 张成雷,刘峰,马佳. 玻璃钢/复合材料. 2014(01)
[10]几个强度理论的屈服实验研究[J]. 牛杰,刘光连,田杰,张雅鑫,孟力平. 工程力学. 2014(01)
博士论文
[1]天线罩机械结构因素对其电性能的影响研究[D]. 许万业.西安电子科技大学 2015
[2]曲型加筋板、壳结构的建模方法与分析研究[D]. 石鹏.北京理工大学 2015
[3]全复合材料无人机机翼结构优化设计[D]. 丁玲.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[4]热塑性预浸丝变角度铺放及其轨迹规划的研究[D]. 李玥华.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]复合材料构件纤维铺覆仿真及特征建模技术研究[D]. 王涛.哈尔滨工业大学 2013
[2]复合材料层压板典型结构优化设计研究[D]. 柴红普.上海交通大学 2011
[3]地面雷达天线罩风荷载数值模拟与结构分析[D]. 靖峰.哈尔滨工程大学 2011
本文编号：3407316
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