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弹性记忆复合材料薄片折叠性能分析

作 者: 王中原
导 师: 田振辉
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 工程力学
关键词: 空间充气展开结构 弹性记忆复合材料 折叠 微屈曲
分类号: O343
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 41次
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内容摘要


空间充气展开结构是一种在地面上紧密折叠包装,到达太空后进行充气展开并刚化成型,形成具有一定刚度和强度的大型空间展开结构。这种结构在地面上折叠包装过程中有可能造成材料损坏,展开后影响结构性能,所以对空间充气展开结构用材料的折叠性能分析具有重要意义。弹性记忆复合材料(Elastic memory composite ,EMC)是指采用具有形状记忆性能的树脂作为基体,普通的碳纤维等作为增强纤维的聚合物基复合材料,是可应用于空间充气展开结构的一种刚化材料。这种材料本身具有形状记忆性能这一特点,使其成为空间充气展开结构研究的热点材料,本文就弹性记忆复合材料薄片在折叠时的力学性能展开分析。文章首先对纤维增强复合材料受压时纤维的微屈曲问题进行了分析。建立了弹性记忆复合材料薄片折叠的理论模型,基于能量方法对该模型进行了细观力学的分析,得出了薄片折叠过程中增强纤维的微屈曲和后微屈曲,以及应变为零的中性层的移动。并基于纤维的后微屈曲以及中性层的移动对弹性记忆复合材料薄片的耐折叠性能进行了评估,得出了折叠性能随基体模量以及纤维体积份数的变化规律。文章对弹性记忆复合材料薄片进行了折叠实验,对折叠的理论分析进行了验证。结果表明本文提出的折叠理论分析可以较好的预测弹性记忆复合材料薄片的折叠性能。文章最后实验分析了不同的折叠程度对弹性记忆复合材料薄片形状记忆性能的影响,实验表明,折叠造成了弹性记忆复合材料薄片形状固定率的显著下降,但是不影响材料的形状回复率。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
符号约定  8-9
第1章 绪论  9-21
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  9-10
  1.2 弹性记忆复合材料的折叠与展开  10-14
    1.2.1 弹性记忆复合材料简介  10
    1.2.2 弹性记忆复合材料的折叠与展开过程  10-14
  1.3 弹性记忆复合材料薄片折叠性能研究现状及评述  14-19
    1.3.1 弹性记忆复合材料薄片折叠性能研究现状  14-19
    1.3.2 研究现状评述  19
  1.4 本文的主要研究内容  19-21
第2章 受压复合材料中纤维的微屈曲分析  21-28
  2.1 引言  21
  2.2 纤维微屈曲分析  21-26
    2.2.1 纤维微屈曲的两种形式  21-22
    2.2.2 纤维微屈曲理论的能量方法  22-24
    2.2.3 剪切形式的纤维微屈曲理论  24-25
    2.2.4 横向形式的纤维微屈曲理论  25-26
  2.3 压缩载荷作用下纤维的微屈曲和后微屈曲  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 弹性记忆复合材料薄片折叠性能理论分析  28-45
  3.1 引言  28
  3.2 折叠理论分析模型  28-31
  3.3 中性层与纤维微屈曲分析  31-38
    3.3.1 中性层系数  31-32
    3.3.2 纤维微屈曲临界应变  32-38
  3.4 纤维的后微屈曲分析  38-40
  3.5 耐折叠性能分析  40-44
  3.6 本章小结  44-45
第4章 弹性记忆复合材料薄片折叠性能实验分析  45-55
  4.1 引言  45
  4.2 弹性记忆复合材料薄片的制备  45-47
  4.3 折叠实验  47-52
    4.3.1 实验方案  47-48
    4.3.2 实验结果及分析  48-52
  4.4 折叠对形状记忆性能的影响  52-53
    4.4.1 形状记忆性能测试  52
    4.4.2 测试结果分析  52-53
  4.5 本章小结  53-55
结论  55-56
参考文献  56-62
致谢  62

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中图分类: > 数理科学和化学 > 力学 > 固体力学 > 弹性力学
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