飛艇充氣囊體變形規(guī)律的探究.pdf

1、在平流層飛艇平臺這一大曲率大體積柔性充氣膜結(jié)構(gòu)的研究中，充氣膜結(jié)構(gòu)的整體和局部變形分析是膜結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的重要內(nèi)容之一，因為結(jié)構(gòu)囊體的整體和局部變形分析不僅有助于指導(dǎo)囊體結(jié)構(gòu)的制造，而且有利于能源系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)等外部搭載系統(tǒng)設(shè)備的安裝，同時，在獲知外部環(huán)境后，通過囊體變形能預(yù)測飛艇工作壽命。因此，探究飛艇充氣囊體變形規(guī)律對于平流層飛艇的成功研制有重大的現(xiàn)實意義。
　　本文選用飛艇囊體外形為一種典型的三葉玫瑰線形，以經(jīng)典力學(xué)理論和商用

2、有限元軟件為兩大工具，使用控制變量的方法，對影響飛艇囊體變形的四個抗力指標(biāo)和三個荷載效應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行了探究。
　　首先，使用經(jīng)典力學(xué)理論對飛艇進(jìn)行了靜力學(xué)分析，確定了囊體內(nèi)外壓差的范圍，推導(dǎo)了囊體應(yīng)力、應(yīng)變計算公式，并驗證了鐵木辛柯梁理論在分析充氣膜結(jié)構(gòu)中的正確性。
　　其次，從飛艇囊體的大曲率大體積柔性的特點出發(fā)，結(jié)合有限單元法的基本原理，提出了解決該類問題的一般方法。由于飛艇頭錐、尾錐曲率較大，數(shù)值計算時網(wǎng)格難以劃分，即使是

3、模型正確、網(wǎng)格質(zhì)量優(yōu)良，在計算過程中也可能出現(xiàn)不收斂的情況，本文針對這種情況提出了具體的解決措施；由于飛艇是懸浮在空氣中的，如何確定其邊界條件是其靜力計算中的關(guān)鍵問題之一，目前針對該問題的解決方法有兩種，其一是采用慣性釋放技術(shù)，其二是在適當(dāng)?shù)狞c施加約束，本文對兩種方法做了詳細(xì)的分析對比，并指出了各自的應(yīng)用范圍。
　　最后，利用大曲率大體積柔性充氣結(jié)構(gòu)的有限元方法，對材料彈性模量、泊松比、結(jié)構(gòu)囊體長度、結(jié)構(gòu)長細(xì)比這四個影響囊體變形的