双稳态壳结构力学特性及稳态驱动方式的有限元分析

发布时间：2023-09-13 21:33

　　双稳态壳结构具有延展和卷曲两个不同的稳定状态,且在稳态时无需外力维持,在航空航天、电子通讯等方面应用广泛。本文运用理论推导和数值模拟的方法,对各向同性双稳态柱壳结构的力学特性及其驱动方式进行了研究,具体工作内容及成果如下:基于各向同性弹性壳的一般理论和本构关系,运用双参数模型建立柱壳变形过程中的应变能表达式,通过局部能量最小原理进行理论推导。结果表明,存在一定初始应力的柱壳结构具有双稳态特性,并且能够获得第二稳态卷曲半径的理论值。本文提出一种新的稳态驱动方式,利用刚性压头作为加载工具迫使壳面部分展平从而实现柱壳结构的稳态转换。根据加载方法建立有限元模型并模拟加载过程,得到不同预应力条件下的柱壳第二稳态卷曲半径,与理论结果高度吻合。并通过单因素分析法研究得出不同预应力条件下加载位置和柱壳几何尺寸(初始截面圆心角、初始纵向长度)对第二稳态卷曲半径、驱动力和最大Mises等效应力的影响规律。对于理想弹塑性柱壳,建立理想弹塑性力学模型,简要概述残余应力的形成过程,运用ABAQUS模拟成型过程及压头加载过程。结果表明,理论推导、实验和数值模拟结果所得稳态卷曲半径较为吻合;载荷随位移几乎呈线性增长...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 双稳态壳结构简介及应用
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 可延展结构
        1.2.2 双稳态结构
        1.2.3 预应力的引入方法
        1.2.4 驱动方式
    1.3 课题的提出及本文主要工作内容
第二章 各向同性壳体的一般理论及双稳态条件
    2.1 各向同性壳的概念
    2.2 壳结构的广义本构方程
    2.3 双稳态实现条件
第三章 压头驱动下双稳态结构有限元模型的建立与验证
    3.1 引言
    3.2 建模过程
    3.3 模型收敛性分析与可行性验证
    3.4 本章小结
第四章 柱壳结构双稳态特性影响因素的有限元分析
    4.1 引言
    4.2 不同预应力下双稳态特性研究
    4.3 压头加载位置对双稳态特性影响
    4.4 初始状态截面圆心角对双稳态特性的影响
    4.5 初始状态纵向长度对双稳态特性的影响
    4.6 本章小结
第五章 理想弹塑性材料双稳态特性研究
    5.1 引言
    5.2 残余应力的形成
    5.3 残余应力的有限元模拟
    5.4 压头驱动下双稳态力学行为研究
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文的工作总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3845954