基于悬臂梁翘曲的双稳态结构设计与分析

发布时间：2021-08-25 07:12

　　双稳态结构具有两种稳态构型,且两种稳态构型下结构都具有一定的承载能力。当对双稳态结构施加外载荷时,结构能够产生较大的变形,当外加载荷达到结构的跳变载荷后无需继续加载,结构可以在两个稳态构型之间相互跳变。双稳态结构优越的力学性能使其在能量收集,冲击吸能,振动隔离等方面都具有广阔的应用前景。本文利用悬臂梁结构失稳时能够产生翘曲变形,设计了具有两个外伸梁的悬臂梁结构,通过对两个外伸梁的尺寸、材料参数的设计,基于悬臂梁翘曲机理制备双稳态结构,从结构的稳态构型、跳变载荷两个方面进行实验测试和有限元模拟,并将实验和有限元结果进行了对比分析。本文首先利用位移控制两个外伸梁的自由端,对两个外伸梁的翘曲构型进行分析,基于两个外伸梁的翘曲机理设计了具有力学性能对称的双稳态结构,并对两个外伸梁进行参数设计,通过实验制备不同材料、尺寸参数的具有双稳态特性的悬臂梁翘曲结构。对具有不同规模的悬臂梁结构进行了实验分析,通过对整个悬臂梁结构施加面外位移获得双稳态结构的两个构型,通过记录两个稳态构型和两个稳态构型之间的跳变载荷,对基于悬臂梁翘曲的双稳态结构的基本力学性能进行了分析,同时考察了两个外伸梁的材料、尺寸参数对... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【图文】：

非对称复合材料层合板[14]

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文图 1-1 非对称复合材料层合板[14]on-Lovett[18]等人在 1996 年采用反对称铺层的方法设计并制备了具有柱壳结构，这种圆柱壳结构既能在完全展开的状态下保持稳定状态的状态下保持稳定的构型，如图 1-2 所示，与非对称铺层时结构的，这两种构型状态下结构向同一侧弯曲，这种反对称铺层降低了扭合作用对结构稳态构型的影响。

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文备了具有对称的稳态构型的双稳态层合板。在设计过程中，通过在层合纤维上施加预应力，如图 1-3（a）所示，在层合板的制备过程中保持预，到层合板固化成形结束，释放预应力。此时，由于施加在层合板两侧小，而层合板的中心区域由于无初应力而受到压应力 作用，残余应力的使得其双稳态层合板表现出双稳态的特性。除了在制备的复合材料层合单轴预应力，还可以在其正交的方向上同时施加预应力来制备双稳态结-3（b）所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]非对称正交铺层双稳态复合材料的发展与应用[J]. 张晓艳.  航空制造技术. 2012(17)
[2]双稳态结构驱动的可变形机翼模型研究[J]. 张征,吴和龙,吴化平,鲍雨梅.  轻工机械. 2012(01)
[3]形状记忆合金混杂复合材料弯曲变形的研究[J]. 李顺利,张博明,李庆芬,杜善义.  哈尔滨工业大学学报. 2005(01)

硕士论文
[1]形状记忆合金驱动主动变形结构的设计与制作[D]. 王晓宏.哈尔滨工业大学 2006



本文编号：3361650