階越失穩(wěn)現(xiàn)象在自穩(wěn)定折疊結(jié)構(gòu)的應(yīng)用.pdf

1、可展開(kāi)結(jié)構(gòu)是近年發(fā)展起來(lái)的一種新型空間結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)可以由一種收縮的緊密結(jié)構(gòu)位形轉(zhuǎn)變成一種預(yù)定的擴(kuò)展位形,結(jié)構(gòu)在這種擴(kuò)展位形下是穩(wěn)定的并可以承擔(dān)一定的荷載.結(jié)構(gòu)在收縮狀態(tài)下方便存儲(chǔ)和運(yùn)輸,而在需要地方可以現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)成型,迅速構(gòu)成整體結(jié)構(gòu).歸納起來(lái),本文的全部研究工作主要包括五個(gè)部分.第一部分主要是對(duì)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi),依據(jù)構(gòu)成結(jié)構(gòu)構(gòu)件的不同,將可展開(kāi)結(jié)構(gòu)分成折疊結(jié)構(gòu),充氣及膜結(jié)構(gòu),張拉整體結(jié)構(gòu),開(kāi)合結(jié)構(gòu)幾個(gè)大的類(lèi)型.對(duì)每種結(jié)構(gòu)類(lèi)型

2、又進(jìn)行了更詳細(xì)的分類(lèi)及構(gòu)成特點(diǎn)的說(shuō)明.第二部分系統(tǒng)分析了可展開(kāi)結(jié)構(gòu)幾何設(shè)計(jì)過(guò)程,基本要求是結(jié)構(gòu)可以自由收展且結(jié)構(gòu)在完全展開(kāi)或收納狀態(tài)桿件處于無(wú)應(yīng)力狀態(tài),根據(jù)這條原則得到幾何約束方程,同時(shí)考慮對(duì)稱(chēng)和其它特殊條件.展開(kāi)狀態(tài)下桿件尺寸和桿件之間的夾角作為未知變量,通常要求解一系列聯(lián)立非線(xiàn)性方程,這個(gè)求解過(guò)程就是幾何設(shè)計(jì)過(guò)程.第三部分利用ANSYS建立有限元分析模型進(jìn)行分析,首先利用對(duì)稱(chēng)條件對(duì)方形單元的展開(kāi)過(guò)程進(jìn)行分析,得出了展開(kāi)過(guò)程荷載位移關(guān)

3、系,桿件軸力變化,接著進(jìn)一步擴(kuò)展到多單元組成的結(jié)構(gòu)分析,捕捉到收展過(guò)程的階越失穩(wěn)現(xiàn)象.最后,還對(duì)各種參量對(duì)結(jié)構(gòu)自鎖現(xiàn)象的影響進(jìn)行了分析.第四部分,針對(duì)在結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)過(guò)程采用有限元分析方法比較煩瑣的問(wèn)題,提出了通過(guò)單個(gè)部件來(lái)預(yù)測(cè)分析階越現(xiàn)象強(qiáng)度的模型,通過(guò)把幾何非線(xiàn)性與相鄰剪式單元為保持整體幾何相容性產(chǎn)生的縮短所導(dǎo)致的階越失穩(wěn)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn).這種近似雖不能反映拆卸荷載和應(yīng)力,但是能夠體現(xiàn)當(dāng)某些設(shè)計(jì)參數(shù),比如:幾何構(gòu)形,材料特性,桿件截面特