飞艇蒙皮材料撕裂性能试验与理论研究
发布时间：2021-09-12 18:08
随着科学技术的发展,飞艇技术和理论的逐渐积累完善,使得飞艇的安全性能得到极大提高和保障,飞艇凭借其巨大的军民应用价值和独特优势重新焕发活力。现代飞艇呈现出以发展军事飞艇为主,兼顾民用的特点。近年来平流层飞艇在军事发展中的地位愈发强劲,被世界军事大国一致看好,美国、欧盟、日本等国相继制定了平流层飞艇的研究和验证计划,抢占制高点。研发平流层大型软式飞艇成为我国的战略需要。目前尚未有可在平流层长时间稳定飞行的飞艇。平流层飞艇的研制仍面临诸多关键的技术问题和挑战,如飞艇蒙皮材料的高性能轻量化和撕裂扩展失效的问题。飞艇蒙皮作为软式飞艇主要的结构组成,是建立临近空间飞艇平台的基础,带初始切缝的飞艇蒙皮若发生撕裂扩展,整个飞艇结构将面临失效破坏的危险。本文对带有初始切缝的平流层飞艇蒙皮膜材和具有部分功能层的织物膜材开展了试验研究和理论分析,并借助有限元模拟进一步对影响蒙皮膜材撕裂性能因素进行了分析验证。首先,通过单轴拉伸试验测得了两种膜材的拉伸强度,通过单轴拉伸侧边切缝撕裂试验,研究了膜材临界撕裂应力随切缝长度、试件宽度和切缝比例的变化规律;分析对比两种膜材的撕裂扩展过程,并给出了两种膜材撕裂性能差...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
齐柏林“兴登堡号”飞艇于1937年5月6日在美国新西泽洲莱克赫斯特系泊时起火Fig.1-1ZeppelintheHindenburgonfireatthemooringmastofLakehurstofstateofNewJersey(UnitedStatesofAmerica)6May1937
图 1-2 飞艇结构分类Fig.1-2Airship structural categories.3.1 硬式飞艇硬式飞艇（Rigid Airship）通常也被称为“齐柏林飞艇”（Zeppelins）。硬式飞过轻质高强的骨架外壳结构承担所有的外力荷载并维持蒙皮形态，骨架结构通铝合金或复合材料的桁架，并且外包织物蒙皮[22]。骨架结构内通过横向构架分同的隔区，放置充气气囊。由于硬式飞艇由骨架结构承担纵向弯矩和气动荷载，持飞艇外形，气体压力对于艇体形态的保持作用甚微。因此硬式飞艇的气体压力式或半硬式飞艇低，气囊更轻；若飞艇体积足够大，内部气体质量的减少可平衡结构的质量，使得硬式飞艇的有效性与体积成正比。因此硬式飞艇的尺寸和体积都很大，适用于大型飞艇，当飞艇长大于 120m 时硬式飞艇才更加有效。图 1-3 1-4 为两种硬式飞艇。
在建的 USS Shenandoah (ZR-1)飞艇，1923，展示了硬式飞艇的truction of USS Shenandoah (ZR-1), 1923, showing the framework o 1-4Aeroscraft “Dragon Dream” ( N866ML)飞艇及其内部骨架结-4Aeroscraft “Dragon Dream”( N866ML) airship and its internal fra（Non-Rigid Airship/Blimp）具有轻便柔软、充气成型的
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于一种新型飞艇蒙皮材料的撕裂扩展理论研究[J]. 徐文,王凤欣,陈永霖,付功义. 空间结构. 2017(02)
[2]近空间飞艇蒙皮复合材料研究进展[J]. 费川,王梓桥,周秀燕,王非. 纤维复合材料. 2016(03)
[3]飞艇用层压织物类膜材中心撕裂破坏机理模型[J]. 陈建稳,陈务军,周涵,高成军,何世赞. 东华大学学报(自然科学版). 2016(03)
[4]平流层飞艇蒙皮材料的研究现状[J]. 刘军虎,刘振辉,纪雪梅,王群,冯铭竹,刘贤豪. 信息记录材料. 2016(02)
[5]平流层飞艇蒙皮材料撕裂性能分析方法[J]. 孟军辉,曹帅,吕明云. 宇航学报. 2015(02)
[6]平流层飞艇蒙皮材料织物纤维拔出过程分析[J]. 孟军辉,张艳博,吕明云. 北京航空航天大学学报. 2014(08)
[7]平流层飞艇囊体材料的发展现状及关键技术[J]. 田越,肖尚明. 合成纤维. 2013(04)
[8]临近空间飞艇蒙皮材料研究进展和需求分析[J]. 谭惠丰,刘羽熙,刘宇艳,杨宏林,杨宇明,施雷. 复合材料学报. 2012(06)
[9]临近空间装备发展现状及其应用前景[J]. 孙鹏,杨建军. 飞航导弹. 2010(11)
[10]平流层飞艇技术发展及其应用前景展望[J]. 王彦广,姚伟,李勇. 卫星与网络. 2010(04)
博士论文
[1]柔性机织复合材料撕裂和顶破损伤机制的有限元分析[D]. 王萍.东华大学 2012
硕士论文
[1]平流层飞艇蒙皮材料撕裂性能研究[D]. 陈永霖.上海交通大学 2016
[2]机织物撕裂破坏机理的有限元分析[D]. 马倩.东华大学 2011
[3]索膜结构挑蓬设计及膜结构事故分析[D]. 翁晓博.浙江大学 2006
本文编号：3394695
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
齐柏林“兴登堡号”飞艇于1937年5月6日在美国新西泽洲莱克赫斯特系泊时起火Fig.1-1ZeppelintheHindenburgonfireatthemooringmastofLakehurstofstateofNewJersey(UnitedStatesofAmerica)6May1937
图 1-2 飞艇结构分类Fig.1-2Airship structural categories.3.1 硬式飞艇硬式飞艇（Rigid Airship）通常也被称为“齐柏林飞艇”（Zeppelins）。硬式飞过轻质高强的骨架外壳结构承担所有的外力荷载并维持蒙皮形态，骨架结构通铝合金或复合材料的桁架，并且外包织物蒙皮[22]。骨架结构内通过横向构架分同的隔区，放置充气气囊。由于硬式飞艇由骨架结构承担纵向弯矩和气动荷载，持飞艇外形，气体压力对于艇体形态的保持作用甚微。因此硬式飞艇的气体压力式或半硬式飞艇低，气囊更轻；若飞艇体积足够大，内部气体质量的减少可平衡结构的质量，使得硬式飞艇的有效性与体积成正比。因此硬式飞艇的尺寸和体积都很大，适用于大型飞艇，当飞艇长大于 120m 时硬式飞艇才更加有效。图 1-3 1-4 为两种硬式飞艇。
在建的 USS Shenandoah (ZR-1)飞艇，1923，展示了硬式飞艇的truction of USS Shenandoah (ZR-1), 1923, showing the framework o 1-4Aeroscraft “Dragon Dream” ( N866ML)飞艇及其内部骨架结-4Aeroscraft “Dragon Dream”( N866ML) airship and its internal fra（Non-Rigid Airship/Blimp）具有轻便柔软、充气成型的
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于一种新型飞艇蒙皮材料的撕裂扩展理论研究[J]. 徐文,王凤欣,陈永霖,付功义. 空间结构. 2017(02)
[2]近空间飞艇蒙皮复合材料研究进展[J]. 费川,王梓桥,周秀燕,王非. 纤维复合材料. 2016(03)
[3]飞艇用层压织物类膜材中心撕裂破坏机理模型[J]. 陈建稳,陈务军,周涵,高成军,何世赞. 东华大学学报(自然科学版). 2016(03)
[4]平流层飞艇蒙皮材料的研究现状[J]. 刘军虎,刘振辉,纪雪梅,王群,冯铭竹,刘贤豪. 信息记录材料. 2016(02)
[5]平流层飞艇蒙皮材料撕裂性能分析方法[J]. 孟军辉,曹帅,吕明云. 宇航学报. 2015(02)
[6]平流层飞艇蒙皮材料织物纤维拔出过程分析[J]. 孟军辉,张艳博,吕明云. 北京航空航天大学学报. 2014(08)
[7]平流层飞艇囊体材料的发展现状及关键技术[J]. 田越,肖尚明. 合成纤维. 2013(04)
[8]临近空间飞艇蒙皮材料研究进展和需求分析[J]. 谭惠丰,刘羽熙,刘宇艳,杨宏林,杨宇明,施雷. 复合材料学报. 2012(06)
[9]临近空间装备发展现状及其应用前景[J]. 孙鹏,杨建军. 飞航导弹. 2010(11)
[10]平流层飞艇技术发展及其应用前景展望[J]. 王彦广,姚伟,李勇. 卫星与网络. 2010(04)
博士论文
[1]柔性机织复合材料撕裂和顶破损伤机制的有限元分析[D]. 王萍.东华大学 2012
硕士论文
[1]平流层飞艇蒙皮材料撕裂性能研究[D]. 陈永霖.上海交通大学 2016
[2]机织物撕裂破坏机理的有限元分析[D]. 马倩.东华大学 2011
[3]索膜结构挑蓬设计及膜结构事故分析[D]. 翁晓博.浙江大学 2006
本文编号：3394695
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