折疊板殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、折疊板殼結(jié)構(gòu)作為可展結(jié)構(gòu)體系中的一種，近年來(lái)在航空和建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在折疊狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)體積較小，可用于運(yùn)輸或存儲(chǔ)。在外力作用下，結(jié)構(gòu)逐步展開(kāi)，最終達(dá)到完全展開(kāi)的工作狀態(tài)，然后鎖定為穩(wěn)定狀態(tài)。在展開(kāi)過(guò)程中折疊板殼結(jié)構(gòu)為一不穩(wěn)定體系，需要分析其在展開(kāi)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、速度、加速度等。
　　 論文闡述了Miura-ori模型的制作方法，在此基礎(chǔ)上對(duì)模型的基本單元進(jìn)行改進(jìn)，制作成具有一定曲率的變角度Miura-o

2、ri模型。結(jié)合球面三角學(xué)原理對(duì)四面板的研究，將所推導(dǎo)的公式應(yīng)用于變角度Miura-ori模型的幾何分析及參數(shù)分析中。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，在模型基本參數(shù)確定情況下，隨著展開(kāi)過(guò)程的進(jìn)行，曲率半徑近似呈指數(shù)增長(zhǎng)，跨度近似呈線(xiàn)性增長(zhǎng)，矢高經(jīng)歷了先增大后減小的兩階段變化過(guò)程。隨后論文對(duì)變角度Miura-ori模型的頂角值等進(jìn)行了參數(shù)分析，結(jié)果表明：當(dāng)變角度Miura-ori模型兩角度差及角度值增大，相鄰面夾角的取值介于90°和45°區(qū)間內(nèi)的某一狀態(tài)點(diǎn)時(shí)

3、，可使模型在獲得較大跨度的同時(shí)，得到較大的矢高值。
　　 以動(dòng)力學(xué)普遍方程和第一類(lèi)拉格朗日方程為理論基礎(chǔ)，采用有限元分析方法，以節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)作為廣義坐標(biāo)，研究折疊板殼結(jié)構(gòu)展開(kāi)過(guò)程的動(dòng)力特性。用細(xì)分的平面三角形單元組成的折板近似殼體的幾何形狀，將三角形板殼單元用兩邊及其夾角來(lái)描述，在此基礎(chǔ)上提出了四邊形板殼單元幾何外形的描述方法。運(yùn)用Newmark積分方法及牛頓迭代求解動(dòng)力學(xué)方程組，編寫(xiě)了用于分析折疊板殼結(jié)構(gòu)展開(kāi)過(guò)程的MATLAB程序

4、。對(duì)比程序計(jì)算數(shù)據(jù)與ADAMS軟件計(jì)算結(jié)果，測(cè)試結(jié)果表明該程序在分析折疊板殼結(jié)構(gòu)的展開(kāi)動(dòng)力學(xué)方面具有很好的精度。由于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中關(guān)于剛?cè)狁詈蠁?wèn)題上的理論研究有待完善，所以基于有限元分析方法編寫(xiě)的程序有一定價(jià)值，為進(jìn)一步研究考慮彈性變形的折疊板殼結(jié)構(gòu)奠定了良好的理論基礎(chǔ)。
　　 論文最后探討了四面板單元組成的折疊板殼結(jié)構(gòu)剛性可展的判定條件，驗(yàn)證了本文所研究的Miura-ori模型和變角度Miura-ori模型的剛性可展性能。編