法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2020-01-14
专利权的转移 IPC(主分类):G06F19/00 登记生效日:20191226 变更前: 变更后: 申请日:20140619
专利申请权、专利权的转移
2016-09-07
授权
授权
2014-09-24
实质审查的生效 IPC(主分类):G06F19/00 申请日:20140619
实质审查的生效
2014-08-27
公开
公开
技术领域
本发明涉及横向集中载荷下环形预应力薄膜弹性能的确定方法。
背景技术
薄膜结构以及结构构件在许多技术领域都有广泛的应用,由于薄膜通常很薄,因而在横向载荷作用下往往呈现出较大的挠度,其变形问题通常具有较强的几何非线性,这些非线性变形问题的精确解析求解,通常十分困难,多数情况下仅能给出数值计算结果。
然而对于许多诸如膜片式仪器、仪表等设计问题,必须基于这些薄膜变形问题的精确解析解来进行设计,而数值计算结果通常难于满足这一要求。
本发明,针对工程应用问题的实际需求,研究环形预应力薄膜问题的精确解析求解。
发明内容
环形薄膜在横向集中载荷作用下的加载构造,可以用来研制各种传感器,并且在薄膜/基层体系的力学性能测试中也有重要应用。事实上,薄膜结构制作成型后,由于温度变化、湿度变化、制作工艺等诸多因素,多数情形下,会造成制作成型后的薄膜中存在着一定的初始拉伸应力,相对于横向载荷的作用而言,这一初始拉伸应力即是这里所谓的预应力,预应力的存在改变了薄膜的力学行为。然而目前带有预应力的环形薄膜变形问题并没有被解析求解,但如果不考虑预应力的影响,则会对薄膜/基层体系力学性能测试等问题带来精度损失。本发明,针对环形预应力薄膜在横向集中载荷作用下这一加载构造,给出了薄膜弹性能的确定方法,主要发明内容如下:
如图1所示,将外半径为a、内半径为b、厚度为h、杨氏弹性模量为E、泊松比为ν、预应力为σ0的环形薄膜的内周边夹紧而外周边固定夹紧,在重量为m的内周边夹紧装置的中心处施加一个横向集中载荷f,准确测得内周边夹紧装置的重量m、以及所施加的横向集中载荷f,记α=b/a、F=m+f、γ=25/3π2/3a2/3h2/3E-1/3F-2/3σ0,其中π是圆周率,同时记
>
那么基于这个轴对称环形预应力薄膜变形问题的静力平衡分析,容易得到:
①如果△=0,那么薄膜的弹性能G为
>
②如果△>0,那么薄膜的弹性能G为
其中
和
确定,其中
③如果△<0,那么薄膜的弹性能G为
其中
和
确定,其中
这样,只要准确测得内周边夹紧装置的重量m、以及所施加的横向集中载荷f,即利用测量值F=m+f,则可以计算出薄膜的弹性能G。
附图说明
图1为环形预应力薄膜在横向集中载荷作用下的加载构造示意图,在图1中,1-环形预应力薄膜,2-外周边固定夹紧装置,3-重量为m的内周边夹紧装置,图1中的符号为,a表示环形预应力薄膜的外半径,b表示环形预应力薄膜的内半径,r表示径向坐标,w(r)表示点r处的横向坐标,f表示横向集中载荷。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的详细说明:
如图1所示,将外半径为a、内半径为b、厚度为h、杨氏弹性模量为E、泊松比为ν、预应力为σ0的环形薄膜的内周边夹紧而外周边固定夹紧,在重量为m的内周边夹紧装置的中心处施加一个横向集中载荷f,准确测得内周边夹紧装置的重量m、以及所施加的横向集中载荷f,记α=b/a、F=m+f、γ=25/3π2/3a2/3h2/3E-1/3F-2/3σ0,其中π是圆周率,同时记
>
那么基于这个轴对称环形预应力薄膜变形问题的静力平衡分析,利用测量值F=m+f,薄膜的弹性能G按照以下三种情形进行计算确定:
情形①如果△=0,那么薄膜的弹性能G为
>
情形②如果△>0,那么薄膜的弹性能G为
其中
和
确定,其中
情形③如果△<0,那么薄膜的弹性能G为
其中
和
确定,其中
所有参量皆采用国际单位制。
机译: 用于汽车的车轮悬架的装置,即横向稳定器,具有在扭转预应力下与杠杆连接的扭转轮廓,该扭转轮廓具有相反的方向,使得预应力彼此抵消。
机译: 直喷式内燃发动机,即石油发动机,具有带有环形凸起的腔,该环形凸起确定环形槽和横向环形槽,其中槽和槽分别接收开角角和窄角角
机译: 引入了预应力的梁,一种可以构造梁的方法,以及一种可以在热膨胀的情况下构造临时桥的方法