买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：一种预测带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂双稳态性能的方法，该方法有两大步骤：步骤一、确定带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂处于任意构型时的应变能，并通过带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂的刚度矩阵来确定检验几何构型的稳定性；步骤二、根据Tsai‑Hill准则确定带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂在大变形过程中的应力水平，并推导Tsai‑Hill失效系数表达式。

主权项：1.一种预测带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂双稳态性能的方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一、确定带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂处于任意构型时的应变能，并通过带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂的刚度矩阵来确定检验几何构型的稳定性；带有初始纵向曲率的双稳态可展开复合材料伸展臂可以通过储存和释放弹性应变能来实现展开稳态和折叠稳态之间的相互转换；带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂处于展开稳态时的几何构型由纵截面弧长L、初始纵向曲率κx，0、厚度t、初始横向曲率κy，0和横截面圆心角α确定；其中，纵向曲率描述了带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂的弯曲程度和方向，当κx，0＞0时，带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂带有正向初始纵向曲率，反之，带有负向初始纵向曲率；为了表征带有初始纵向曲率的双稳态可展开复合材料伸展臂处于两种稳态时的几何构型，本文做出如下基本假设：1带有初始纵向曲率的双稳态可展开复合材料伸展臂整体变形可以通过中性面的形状的变化来描述，中性面弯曲而没有拉伸；2带有初始纵向曲率的双稳态可展开复合材料伸展臂所有可能的折叠稳态构型都能够拟合到一个圆柱体表面；基于以上两个假设可知，所有可能的折叠稳态构型都能通过两个参数定义，分别为圆柱的曲率C和双稳态可展开复合材料伸展臂相对于圆柱轴的方向θ；任意构型的曲率与两个参数的对应关系可以表示为 其中，κx为层合板x方向的曲率，κy为层合板y方向的曲率，κxy层合板x-y方向的曲率；带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂处于任意构型时曲率的变化量可以表示为 带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂处于任意构型时的应变能可以表示为 其中，D为层合板的弯曲刚度矩阵；U的具体展开结果为 带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂处于应变能极小值时需要满足 U的一阶偏导具体展开结果为 为了满足等式5，需要施加以下条件，等式8的解定义了平衡状态下的几何构型； 通过考虑式9中的带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂的刚度矩阵K来确定解的稳定性；如果K是正定矩阵，该几何构型是稳定的； U的二阶偏导具体展开结果为 步骤二、根据Tsai-Hill准则确定带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂在大变形过程中的应力水平，并推导Tsai-Hill失效系数表达式；层合板中第k层的应力-应变关系式为 根据层合板中第k层的应力分量坐标转化方程，层合板中第k层的主方向最大应力可表示为 将式2和式13代入到式14可以获得任意构型的带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂的第k层的主方向应力，分别为和将获得的第k层的主方向最大应力代入到Tsai-Hill准则来评价任意构型的带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂的应力水平；当Tsai-Hill失效系数If达到或者超过1时，结构发生失效，否则，并没有失效；Tsai-Hill失效系数If可以用以下公式计算 其中， 其中，和分别为第k层层合板在纵向和横向的主应力，为第k层层合板在纵向和横向的切应力，Xt和Xc分别是复合材料纵向拉伸强度和压缩强度，X1和X2为中间变量，Yt和Yc分别是复合材料横向拉伸强度和压缩强度，Y为中间变量。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京航空航天大学 一种预测带有初始纵向曲率的管状可展开复合材料伸展臂双稳态性能的方法