| 临近空间软式飞艇结构特性分析 |
| 英文题名 | STURCTURE ANALYSIS ON NEAR SPACE NON-RIGID AIRSHIP
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| 罗俊清
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| 导师 | 刘玉标
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| 2014
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| 学位授予单位 | 中国科学院研究生院
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| 学位授予地点 | 北京
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| 学位类别 | 硕士
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| 学位专业 | 工程力学
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| 摘要 | 临近空间软式飞艇是一种主要依靠自身浮力在空中飞行的飞行器，在国防与民用中有关广泛的应用前景，目前世界各国都在积极开展临近空间飞艇的研究。软式飞艇主气囊结构是一种典型的充气结构，这种充气结构具有具有刚度小、变形大、应变大、质量轻的特性。软式飞艇结构特性研究对软式飞艇流固耦合、软式飞艇结构破坏的研究具有重要意义。针对软式飞艇气囊结构，本文从软式飞艇结构的变形分析，软式飞艇主气囊的动态特性以及软式飞艇结构的褶皱特性三个方面对软式飞艇的结构特性展开研究。论文的主要工作如下： 1、通过模拟计算与飞艇气囊结构模型实验之间的对比分析，验证了模拟方法的准确性。研究了某验证飞艇在艇体内压下的变形，及应力分布规律，并将有尾翼与无尾翼两种情况进行对比，考察了尾翼对软式飞艇的变形及应力的影响。并利用该分析方法对某验证飞艇缩比风洞实验模型进行流固耦合计算。 2、采用量纲分析的方法，建立了软式飞艇主气囊结构固有频率与主要结构尺度、蒙皮材料弹性模量、内压为自变量的无量纲函数表达式。同时针对一定范围的自变量的取值，采用ANSYS建立了软式飞艇主气囊的有限元模型，进行模拟充气后，通过模态分析获得软式飞艇主气囊的固有振型以及相对应的固有频率。运用函数拟合方法，确定无量纲固有频率公式中的待定系数，最终得到了软式飞艇主气囊前七阶固有频率与主要结构参数之间的函数关系。计算结果表明，自变量在一定取值范围内，获得的固有频率的计算公式有很好的计算精度。通过公式，可以很直观的了解主要结构参数变化对各阶固有频率的影响程度。 3、采用光纤光栅传感器测量应变的方法，测量了风洞实验模型蒙皮材料表面应变，获得了存在材料褶皱的蒙皮表面应变随艇体内压的变化趋势。实验结果表明，带有材料褶皱的蒙皮在内压作用下将产生结构褶皱。通过对带有材料褶皱的软式飞艇气囊结构的有限元分析，得到了材料褶皱对软式飞艇气囊表面应变应力分布的影响规律。研究表明，软式飞艇材料褶皱对软式飞艇的应变及应力分布具有显著影响，将使气囊产生应力集中，是导致软式飞艇产生破坏的重要原因之一。 I 临近空间软式飞艇结构特性分析 最后总结了全文的研究成果，并对软式飞艇的结构的研究提出了下一步建议。 |
| 索取号 | 31105
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| 语种 | 中文
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| 文献类型 | 学位论文
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| 条目标识符 | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/48927
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| 专题 | 流固耦合系统力学重点实验室
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推荐引用方式
GB/T 7714 |
罗俊清. 临近空间软式飞艇结构特性分析[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2014.
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