外界约束下充气柱弯曲性能外界约束下充气柱弯曲性能.pdf

： 清华大学学报 (自然科学版) 2015年 第 55卷 第 3期 7／19 CN 112223／N JTsinghuaUniv(Sci Techno1)，2015，Vo1．55，No．3 298—3O3 外界约束下充气柱弯曲性能 许月杰， 曾 攀 ， 雷丽萍 (清华大学 机械工程系，先进成形制造教育部重点实验室 ，北京 100084) 摘 要 ：为研究外界约束、加载方式对充气柱弯 曲性能的影 等优点 ，广泛应用于航空航天领域 中[I-3]。充气梁 响，设计 了充气柱无约束三点弯 曲、端板约束 、端板约束及 作为充气结构一种基本形式 ，常用于充气可展开太 传力框 、全封 闭约束实验方案。通过实验和流 固耦合非线性 阳能帆板 、充气可展开天线中[4-5]。 分析，分别研究了这 4种方案下充气柱 的承弯性能，并从充 很多学者对充气悬臂梁展开 了研究。Comer 气柱变形特征、受力特点等角度分析各方案的差异。结果表 等 基于 Euler—Bernoulli梁理论对充气展开梁的挠 明：无约柬三点弯曲的承弯性能最差，端板约束方案的承弯 度展开 了研 究 ，并 给 出了极 限载荷 的表 达 式。 性能有所提高，端板约束及传力框方案 的承弯性能有显著 Fichter_7基于最小势能原理和一些假设推导 出薄 提升，全封 闭约束 时承弯性能大幅提升。该研 究为工程 中 壁圆柱 梁弯 曲和 扭 曲的一 组 非线 性 方程 。web— 提高充气柱 的承弯能力提供 了参考 。 关键词 ：充气柱 ；弯 曲性能 ；流 固耦合；外界约束；加载 ber_8提 出了一种数值方法用 以计算充气管的挠度、 起皱及极 限载荷 。Main等l9利用 2维 Hooke定律 方式 来研究充气 管 的弯 曲行为。Wielgosz和 Thorn— 中图分类号 ：TB21；TB12；TU 353 文献标志码 ：A as “]基于 Timoshenko梁理论考虑 了横 向剪切 文章编号 ：l000—0054(2015)03—0298—06 力 ，对充气悬臂梁开展了实验和计算研究。王长 国 等 口研究 了充气薄膜管 的弯皱行为，得 到 了临界 弯矩和失效弯矩。陈帅等 副考虑了压力追 随效应 ， 对充气悬臂梁挠度进行理论分析和实验研究。以上 研究均关注充气梁本 身的弯 曲、弯皱行为，通过理 论分析 、模拟仿真、实验手段研究充气梁弯 曲行为 、 应力应变、极限弯矩及失效弯矩等。 在工程实践 中，通常对充气柱的承弯性能有一 定要求 。单独的充气柱承弯性能有限。因此 ，学者