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申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：一种预测可折叠复合材料豆荚杆拉伸变形的中性截面位置的方法，该方法将三维的可折叠复合材料豆荚杆结构简化为沿着长度方向连续并联分布的二维“弹簧系统”和刚性杆，通过平衡方程和几何关系联立求解方程组，可以确定可折叠复合材料豆荚杆拉伸变形的中性截面位置。本发明方便高效，仅通过确定组分材料性能参数和几何参数便可方便快捷地预测可折叠复合材料豆荚杆拉伸变形的中性截面位置。

主权项：1.一种预测可折叠复合材料豆荚杆拉伸变形的中性截面位置的方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：可折叠复合材料豆荚杆在可以通过变形过程中自身储存的弹性应变实现折叠和展开功能，第一步将一端进行拉伸变形，第二步通过卷筒完成折叠或展开过程，可折叠复合材料豆荚杆由圆弧部分和胶接边组成；可折叠复合材料豆荚杆在第一步拉伸变形过程，除中性横截面的截面形状不变外，其沿着长度方向其它位置的横截面形状均发生变化，中性横截面到拉伸端之间的横截面会宽度方向被拉长，而特别是中性横截面到自由端之间的横截面被压短；可折叠复合材料豆荚杆受横向拉载F1作用，受载端逐渐被拉扁；将受横向拉载的可折叠复合材料豆荚杆模型简化为沿着长度方向连续并联分布的“弹簧系统”，圆弧部分“弹簧”部分单位长度的刚度为k，胶接边AB近似位刚性杆；当一端施加横向拉力时，存在一个转动中心O，在该处的“弹簧”保持初始不受力状态即“弹簧”保持原长，而在该中心两端的“弹簧”分别受到压缩作用OB端和拉伸作用OA端，对应分别为q1和q2；系统力和力矩的平衡方程分别为∑Fy＝01∑Mo＝02具体可以表示为 式中，F1为可折叠复合材料豆荚杆受横向集中拉伸载荷；α为胶接边的转角；s1和s2分别为沿着胶接边转动中心两个方向的长度变量；a为“弹簧”部分受拉伸载荷的总长度；b为“弹簧”部分受压缩载荷的总长度；q1和q2分别为“弹簧”分别受到压缩作用OB端和拉伸作用OA端对应的载荷，具体可以为q1＝ks2sinα5q2＝ks1sinα6式中，k为简化模型“弹簧”部分单位长度的刚度；将5和式6代入3和式4中，可得 对式7和式8积分后，可得 将式9代入式10中，可得 a和b分别为OA和OB的长度，可折叠复合材料豆荚杆总长度为l可以表示为a+b＝l12将式11和式12联立组成关于a和b的方程组： 解式13的方程组，可得 将式14代入式9和式10中，可得 式中，ΔAy为A端的横向Y向位移；由式14和式15可知，转动中心都在杆长的23处，也就是说可折叠复合材料豆荚杆在拉伸变形时中性横截面的位置在长度方向的23处。

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