形状记忆复合材料桁架结构的动力学行为研究

摘要

随着大型空间可展开天线应用日益广泛,可展开天线自伸展的稳定性越来越受到人们的重视。由有热恢复功能的形状记忆聚合物和抗拉性能卓越的碳纤维布组成的复合材料应运而生。碳纤维布增强的形状记忆聚合物复合材料由于其轻质、回复变形大,被广泛应用于空间可展开结构中。碳纤维布增强的形状记忆聚合物复合材料自身可作为驱动装置,不仅简化了驱动设备并且不会在展开锁定后对自身结构产生冲击,是简单自伸展结构的首选驱动力。
　　本文基于课题组制作的碳纤维布增强的形状记忆聚合物复合材料铰链,建立三翼式桁架结构模型,并对其进行动力学分析。具体工作如下:
　　(1)对两种三翼式桁架结构,用ABAQUS软件建立整体模型。在考虑环氧粘弹性本构的基础上对其进行模态分析,对比影响固有频率的因素。
　　(2)对三翼式桁架结构进行实物模型的制备。测试了碳纤维布增强的环氧树脂复合材料片层展开性能,并测试三翼式桁架结构的固有频率。测试结果与模拟结果吻合得较好。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 课题研究的目的意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 空间可展结构的应用

1.2.2 形状记忆复合材料的应用

1.2.3 形状记忆复合材料的研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 桁架结构的模态研究

2.1 引言

2.2 对碳纤维布增强的形状记忆复合材料片层的模态研究

2.2.1 碳纤维环氧树脂复合材料片层模型的建立

2.2.2 计算碳纤维环氧树脂复合材料片层的模态

2.2.3 比较影响碳纤维环氧树脂复合材料片层固有频率的参数

2.3 对碳纤维布增强的形状记忆聚合物复合材料铰链的模拟

2.4对粘弹性本构关系的建立

2.5对三翼式桁架梁的模态研究

2.5.1 三翼式桁架梁结构模型建立

2.5.2 三翼式桁架梁结构材料属性

2.5.3 三翼式桁架梁结构边界条件及网络划分

2.5.4 三翼式桁架梁结构接触设置

2.5.5 三翼式桁架梁结构模态结果分析

2.6三翼式桁架结构的模态研究

2.6.1 三翼式桁架结构模型建立

2.6.2 三翼式桁架结构材料属性

2.6.3 三翼式桁架结构边界条件及网络划分

2.6.4 三翼式桁架结构接触设置

2.6.5 三翼式桁架结构模态结果分析

2.7 本章小结

第3章 三翼式桁架结构的制作与模态实验

3.1引言

3.2 制作碳纤维布增强的形状记忆聚合物复合材料片层

3.2.1 实验材料与工具介绍

3.2.2 碳纤维布增强的环氧树脂复合材料片层制作过程

3.2.3 碳纤维布增强的环氧树脂复合材料片层性能测试

3.3 三翼式桁架结构的制作

3.3.1 铰链制作

3.3.2 桁架结构制作

3.4 三翼式桁架结构模态实验

3.4.1 模态实验测试

3.4.2 模态实验结果分析

3.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢