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基于双轴拉伸试验的飞艇蒙皮材料非线性分析

复合材料学报 2018年第5期35卷 1166-1171页

作者：鲁国富邱振宇高成军陈务军中国特种飞行器研究所浮空器与地效飞行器研发中心结构腐蚀防护与控制航空科技重点实验室荆门448035 上海交通大学空间结构研究中心上海200240

飞艇蒙皮为多功能层压织物材料,力学行为呈现复杂的非线性,合理表征其非线性的力学模型对飞艇结构设计与分析至关重要。本文对飞艇蒙皮材料试件进行了7个应力比双轴拉伸试验,基于正交异性材料模型,采用应变残差平方和最小方法计算弹性常... 详细信息

飞艇蒙皮为多功能层压织物材料,力学行为呈现复杂的非线性,合理表征其非线性的力学模型对飞艇结构设计与分析至关重要。本文对飞艇蒙皮材料试件进行了7个应力比双轴拉伸试验,基于正交异性材料模型,采用应变残差平方和最小方法计算弹性常数,建立线性力学模型;根据试验数据建立应力弹性常数响应面,建立以应力为变量的完整三次式非线性力学模型。并根据此力学模型建立飞艇蒙皮材料有限元分析模型,通过数值模拟七种应力比下的双轴拉伸试验,分析结果的应力分布和分缝位移与试验现象一致。将分析得到的应力-应变曲线与试验结果进行对比,两者能很好的吻合,表明非线性力学模型及分析方法适用于飞艇结构分析。

关键词：飞艇蒙皮双轴拉伸试验应变残差非线性力学模型有限元分析

PVDF/PES建筑织物膜力学性能单双轴拉伸试验

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空间结构 2012年第3期18卷 41-48页

作者：张丽陈务军董石麟上海交通大学空间结构研究中心上海200030

采用合理的膜材试验测试与分析方法,得到准确的膜材力学参数和行为规律,这是膜结构设计分析的重要基础.本文对全新高强PVDF/PES膜材进行系列试验研究,先完成单轴拉伸破断试验,然后单向循环拉伸试验,最后采用自主研发的多功能薄膜双轴拉... 详细信息

采用合理的膜材试验测试与分析方法,得到准确的膜材力学参数和行为规律,这是膜结构设计分析的重要基础.本文对全新高强PVDF/PES膜材进行系列试验研究,先完成单轴拉伸破断试验,然后单向循环拉伸试验,最后采用自主研发的多功能薄膜双轴拉伸试验机进行多比例加载下的日本标准双轴拉伸试验与德国标准双轴拉伸试验.研究了双轴拉伸试验数据分析方法及其对试验结果参数的影响,计算膜材工程常数并确定3D应力-应变响应面.结果表明不同加载谱计算的膜材工程常数有较大差异,针对具体工程应采用不同加载试验确定膜材参数,或取最大最小区间.本文研究对膜结构设计具有参考价值.

关键词： PVDF/PES建筑织物膜双轴拉伸试验日本标准双轴拉伸试验德国标准双轴拉伸试验 3D应力应变响应面

膜节点三维拉伸和膜材双轴拉伸试验技术及试验研究

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膜节点三维拉伸和膜材双轴拉伸试验技术及试验研究

作者：王利钢上海交通大学

学位级别：硕士

膜材作为建筑膜结构的主要材料,其力学性能关系到结构计算分析、工程设计、制造和施工方案的确定,故对其力学性能的掌握就显得尤为重要。膜结构中的柔性连接件一般是结构最为薄弱点,其受力情况在国内外研究较少,故有必要对其进行探索。... 详细信息

膜材作为建筑膜结构的主要材料,其力学性能关系到结构计算分析、工程设计、制造和施工方案的确定,故对其力学性能的掌握就显得尤为重要。膜结构中的柔性连接件一般是结构最为薄弱点,其受力情况在国内外研究较少,故有必要对其进行探索。本文综合应用理论、试验和数值模拟等方法,以建筑膜材和三维膜节点为研究对象,对其力学性能开展研究。首先,详细比较了恒定力增量加载和匀速加载两种双轴拉伸试验方法;对PVC膜材分别进行恒定力增量加载试验和匀速加载试验,得到了应力-应变曲线;基于复合材料正交异性理论,计算得到膜材的弹性模量和泊松比,比较了不同计算方法所得工程弹性常数的差异。其次,根据膜材双轴剪切变形特征,推导了工程剪应变和剪应力的计算公式,提出了双轴剪切加载方案;对PVC和PTFE膜材进行了双轴剪切试验,得到了剪应力-剪应变曲线和膜材的剪切模量,比较了不同计算方法所得剪切模量的差异。再次,介绍了三维拉伸试验机的研制。三维拉伸试验机主要包括水平双轴拉伸拉伸试验机和z轴拉伸试验机,z轴拉伸试验机台架主要由可动机构和结构组成。最后,提出了膜节点三维拉伸试验的加载模式以及试验方案。完成了9种膜节点三维拉伸试验,得到了双轴水平拉力曲线以及z轴拉力曲线。比较了垂直拉伸试验和偏轴拉伸试验的区别。基于膜材简化的本构模型,对垂直拉伸试验进行了数值模拟。

关键词：膜节点双轴拉伸试验恒定力增量加载试验匀速加载试验双轴剪切试验三维拉伸试验机膜节点三维拉伸试验

基于单轴拉伸试验机的双轴拉伸夹具设计与应用

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实验科学与技术 2020年第1期18卷 1-5,11页

作者：周龙早刘杰刘辉华中科技大学材料科学与工程学院

该文针对单轴拉伸试验机不能实现双轴拉伸试验的问题,设计了一种能够将单轴拉伸运动精准地转换成为双轴拉伸运动的双轴拉伸夹具。首先介绍了双轴拉伸夹具的基本原理和运动机构;然后以细菌纤维素水凝胶十字拉伸试样进行双轴拉伸试验,通... 详细信息

该文针对单轴拉伸试验机不能实现双轴拉伸试验的问题,设计了一种能够将单轴拉伸运动精准地转换成为双轴拉伸运动的双轴拉伸夹具。首先介绍了双轴拉伸夹具的基本原理和运动机构;然后以细菌纤维素水凝胶十字拉伸试样进行双轴拉伸试验,通过对水平和垂直方向拉伸位移的比较,来对双轴拉伸运动的精度和可靠度进行验证。结果表明:双轴拉伸垂直位移Y与水平位移X的线性回归关系为Y=0.9998X+0.002,样本判定系数R^2=1;水平位移和垂直位移在0~10s内的标准差基本在千分之一的水平。试验结果有力地证明了双轴拉伸夹具具有较高的精度和可靠度,能够较精确地将单轴拉伸力转换成为双轴拉伸力,从而成功实现基于单轴拉伸试验机的双轴十字拉伸实验。

关键词：单轴拉伸试验机双轴拉伸夹具双轴拉伸试验力学测试

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建筑织物膜材的单轴和双轴拉伸材性试验研究

建筑结构 2007年第7期37卷 104-106,61页

作者：罗斌郭正兴张士平仇俊东南大学土木工程学院南京210096 浙江长城建设集团杭州311200

以PVDF膜材为试验对象,进行了织物膜材的单轴和双轴拉伸的材性试验研究,测定和对比了试验模材在单向和双向应力状态下的弹性常数。试验发现,当荷载在15%极限强度范围内时,膜材应力-应变关系基本呈线性,建议膜材经向弹性模量约取950MPa,... 详细信息

以PVDF膜材为试验对象,进行了织物膜材的单轴和双轴拉伸的材性试验研究,测定和对比了试验模材在单向和双向应力状态下的弹性常数。试验发现,当荷载在15%极限强度范围内时,膜材应力-应变关系基本呈线性,建议膜材经向弹性模量约取950MPa,纬向约为700MPa。另外还进行了织物膜材在单轴拉伸状态下的焊缝强度试验,测定和对比了不同焊接方式和宽度的焊缝强度,建议单面对接焊缝宽度不应小于50mm,搭接不应小于30mm。

关键词：建筑织物膜材弹性常数单轴拉伸试验双轴拉伸试验焊缝强度

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建筑PVC膜材双轴正交拉伸循环试验

上海大学学报（自然科学版） 2009年第6期15卷 615-620页

作者：罗仁安华凌倪静童凯上海大学理学院上海200444 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 卧龙岗大学工程学院湖北省黄石市房地产管理局湖北黄石435000

通过对PVC膜材进行7种应力比下的双轴正交拉伸循环试验,经纬向应力比值分别为0∶1,1∶5,1∶2,1∶1,2∶1,5∶1和1∶0,对膜材在双轴拉伸作用下的拉伸特性进行了研究.试验表明,经过3次循环作用后,膜材的力学试验性能更接近工程实际情况,且... 详细信息

通过对PVC膜材进行7种应力比下的双轴正交拉伸循环试验,经纬向应力比值分别为0∶1,1∶5,1∶2,1∶1,2∶1,5∶1和1∶0,对膜材在双轴拉伸作用下的拉伸特性进行了研究.试验表明,经过3次循环作用后,膜材的力学试验性能更接近工程实际情况,且材料具有非线性和正交各向异性.在循环荷载作用下,初次循环后残余应变较大.随着循环次数的增加(一般3次后),残余应变趋于常数,滞回曲线形状趋于稳定.采用双轴拉伸试验方法测定了PVC膜材的广义泊松比,验证了广义泊松比的非线性特征.试验证明,当经纬向应力比C≥1时,经向应变为正值;当C≥0.5时,广义泊松比变为负值;当应力比C为1∶0或0∶1时,双轴变成单轴试验,广义泊松比测定变成常规泊松比试验.理论和试验均证明当C=1时,膜材的经向和纬向同时具有最大的弹性模量.

关键词：建筑膜材双轴拉伸试验正交异性非线性广义泊松比弹性模量

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浮空器膜材循环拉伸力学性能及弹性常数研究

湖南大学学报（自然科学版） 2013年第6期40卷 40-46页

作者：陈建稳陈务军赵兵上海交通大学空间结构研究中心上海200030

对全新飞艇蒙皮膜材Uretek3216L进行了单轴循环拉伸试验,采用自主研发的多功能薄膜双轴拉伸试验机进行5种应力比例下的拉伸试验.探讨了单双轴循环试验的应力应变关系及弹性模量随循环次数的变化规律,对双轴耦合弹性模量的理论公式进行... 详细信息

对全新飞艇蒙皮膜材Uretek3216L进行了单轴循环拉伸试验,采用自主研发的多功能薄膜双轴拉伸试验机进行5种应力比例下的拉伸试验.探讨了单双轴循环试验的应力应变关系及弹性模量随循环次数的变化规律,对双轴耦合弹性模量的理论公式进行了推导,分析了纬经向应力比对耦合弹性模量的影响规律.结果表明,单轴循环的第15次和第1次循环相比,经纬向弹性模量分别增大了20.7%和39.1%,其中第2次循环增大幅度最大,经纬向均占总增量的60%以上.对于双轴试验,随纬经向应力比R的增大,经向耦合弹性模量增大而纬向减小.确定了膜材的单、双轴应力下的弹性模量和3D应力应变响应曲面.

关键词：浮空器膜材双轴拉伸试验 3D应力应变响应面弹性模量循环拉伸试验

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充气球天线材料性能试验与反射面型面分析

浙江大学学报（工学版） 2015年第4期49卷 776-781页

作者：黄河关富玲唐渝思徐彦浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310058 东华大学纺织工程学系上海201620 浙江大学航天航空学院浙江杭州310027

针对充气球天线作为一种用于应急通讯的天线系统应具有良好的便携和多次收纳的功能需求,即反射面材料具有良好的抗皱性能,而材料性能直接影响反射面型面精度这一问题,选用一种镀银锦纶机织物附膜作为反射面材料,进行单轴、双轴拉伸试验... 详细信息

针对充气球天线作为一种用于应急通讯的天线系统应具有良好的便携和多次收纳的功能需求,即反射面材料具有良好的抗皱性能,而材料性能直接影响反射面型面精度这一问题,选用一种镀银锦纶机织物附膜作为反射面材料,进行单轴、双轴拉伸试验以及接缝黏结强度拉伸试验.阐述迭代逼近式型面分析数值计算方法,考虑根据材料性能试验得到的材料正交各向异性,通过自编程序求解反射面"无应力状态"初始型面.利用通用软件加载计算"工作状态"型面精度.结果表明,材料力学性能符合应用要求,分析方法正确可行.

关键词：充气球天线双轴拉伸试验正交各向异性材料型面分析

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聚四氟乙烯膜材抗力分项系数研究

建筑结构学报 2018年第S2期39卷 351-359页

作者：张营营陆游赵玉帅周祎张其林中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室深部力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 江苏省建筑节能与建造技术协同创新中心江苏徐州221116 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 同济大学土木工程学院上海200092

对聚四氟乙烯(PTFE)膜材进行了力学性能试验和数值模拟研究,基于现有规范和统计资料,分析材料性能、几何性能和计算模式的不定性,推导PTFE膜材的抗力不定性,采用中心点法求得PTFE膜材在预应力+雪荷载、预应力+风荷截(按风向)和预应力+... 详细信息

对聚四氟乙烯(PTFE)膜材进行了力学性能试验和数值模拟研究,基于现有规范和统计资料,分析材料性能、几何性能和计算模式的不定性,推导PTFE膜材的抗力不定性,采用中心点法求得PTFE膜材在预应力+雪荷载、预应力+风荷截(按风向)和预应力+风荷载(不按风向)三种组合荷载作用下的抗力分项系数,并采用中心点法、JC法、重要抽样Monte Carlo法和基于响应面法的Monte Carlo法等对膜结构进行了承载能力极限状态的可靠度分析,研究了预应力、可变荷载和矢跨比对承载力极限状态可靠度的影响规律。结果表明,文中的抗力分项系数建议值可以满足目标可靠性指标。

关键词： PTFE膜材单轴拉伸试验双轴拉伸试验抗力分项系数可靠度