空间环境下充气囊体热力耦合分析

发布时间：2017-07-19 12:21

  本文关键词：空间环境下充气囊体热力耦合分析

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【摘要】：充气囊体由柔性复合材料制成,具有折叠效率高、发射体积小、重量轻等优点,易构建大型空间舱体结构。充气囊体在轨飞行时,周期性地穿越日照区和阴影区,使囊体处于高低温循环状态中,温度的变化使囊体产生膨胀(收缩)变形和热应力,使囊体的受力变形明显受热力耦合的影响,从而会影响到囊体在轨运行的受力变形特性和振动特性,进而影响囊体的在轨安全及长寿命运行,对囊体的热力耦合分析具有重要工程价值。本课题研究的充气囊体由双层囊壁组成,内囊外囊之间依靠充气桁架结构支撑。对囊体材料的拉伸性能、粘弹性能进行了实验测试,测试得到了囊体材料的粘弹性随温度的变化规律,计算得到了囊体材料的热学参数。通过有限元软件计算了空心夹层充气囊体在太阳辐照下的温度场分布,研究了夹层间距对囊体隔热性能的分析,分析了辐照时间对囊体温度的影响。针对囊体隔热的要求,研究了在空心夹层中填充泡沫对充气囊体隔热性能的影响,并分析了填充泡沫厚度对囊体隔热性能的影响。考虑囊体材料性能随温度变化的情况下,对充气囊体进行了热力耦合分析,分析了不同结构形式对充气囊体热应力的影响,及充气压力对囊体热应力的影响;并分析了热辐射、内压和外载荷作用下充气囊体的受力变形特性。
【关键词】：充气囊体 热力耦合 温度场 热应力 粘弹性
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V414
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 课题背景及研究目的、意义9
• 1.2 国内外研究现状概述9-18
• 1.2.1 充气囊体研究9-11
• 1.2.2 结构热力耦合分析11-18
• 1.3 本文研究的主要内容18-20
• 第2章 囊体材料模型及性能测试20-29
• 2.1 引言20
• 2.2 材料拉伸性能测试20-23
• 2.2.1 芳纶纤维编织布材料拉伸性能21-22
• 2.2.2 芳纶纤维环氧复合材料拉伸性能22-23
• 2.3 材料粘弹性实验测试23-26
• 2.3.1 粘弹性本构关系23-24
• 2.3.2 芳纶纤维复合材料粘弹性测试24-26
• 2.4 材料热力学参数计算26-28
• 2.5 小结28-29
• 第3章 空间环境下充气囊体温度场分析29-53
• 3.1 引言29
• 3.2 近地空间热环境29-30
• 3.2.1 空间真空29
• 3.2.2 空间低温29-30
• 3.2.4 空间热源30
• 3.3 充气囊体热分析模型30-34
• 3.3.1 充气囊体结构形式30-32
• 3.3.2 囊体热载荷和边界条件的假设32
• 3.3.3 充气囊体热分析模型的建立32-34
• 3.4 夹层间距对充气囊体温度场的影响34-39
• 3.4.1 充气囊体的温度场分析34-36
• 3.4.2 空心夹层隔热效果及其对囊体温度场影响分析36-39
• 3.5 填充泡沫对充气囊体温度场的影响39-46
• 3.5.1 填充泡沫夹层囊体结构形式39-40
• 3.5.2 填充泡沫囊体温度场分析40-43
• 3.5.3 填充泡沫隔热效果及其对囊体温度场影响分析43-46
• 3.6 太阳辐照时间对囊体温度场影响分析46-52
• 3.6.1 对空心夹层囊体温度分布的影响46-49
• 3.6.2 对填充泡沫囊体温度分布的影响49-52
• 3.7 小节52-53
• 第4章 空间环境下充气囊体热力耦合分析53-74
• 4.1 引言53
• 4.2 热弹性理论53-54
• 4.3 空间环境下充气囊体热应力分析54-64
• 4.3.1 空心夹层囊体热应力分析54-56
• 4.3.2 夹层间距对囊体热应力的影响56-59
• 4.3.3 充气压力对囊体热应力的影响59-61
• 4.3.4 填充泡沫对囊体热应力影响分析61-64
• 4.4 外载荷作用下充气囊体受力变形特性分析64-73
• 4.4.1 空心夹层囊体受力变形特性分析64-68
• 4.4.2 填充泡沫对囊体受力变形特性影响分析68-73
• 4.5 小节73-74
• 结论74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘冬欢;郑小平;王飞;刘应华;;内置高温热管C/C复合材料热防护结构热力耦合机制[J];复合材料学报;2010年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王丽;搅拌摩擦焊接热力耦合[D];兰州理工大学;2007年

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本文编号：562891