ETFE气枕平面充气成形过程的非线性结构性能分析

对基于平面裁切的乙烯-四氟乙烯（ethylene-tetrafluoroethylene,ETFE）气枕进行充气成形试验,利用激光位移计测量气枕矢高,基于三维摄影测量得到的形状,分析了气枕膜面应力分布。采用Peirce模型模拟ETFE膜材的材料力学非线性并进行相同充气过程的数值模拟,对比分析数值模拟与实测的气枕矢高和应力分布。结果表明：Peirce模型仅在反映ETFE两个屈服点之间的应力-应变关系上有所偏差;气枕充气完成后矢高约为172 mm,气枕膜面应力最大值集中于气枕中心与各边中点的连线区域;不同内压下的气枕矢高,膜面应力、应变的数值模拟结果与实测结果相对误差均在10%以内。此外,Peirce模型数值模拟结果表明,内压为2 k Pa时气枕膜面出现塑性应变;膜面总应变与塑性应变最大值集中于气枕中心与各边中点连线区域。

基于平面裁切的三角形乙烯-四氟乙烯气枕成形试验及数值模拟

基于平面裁切的设计方法，制作了边长为2．5m的正三角形乙烯-四氟乙烯（ETFE）气枕模型，结合自动压力控制、三维摄影测量、激光测量等技术对ETFE气枕进行充气成形试验和测量分析．ETFE气枕经历了0～2kPa的充气加压，压力为2kPa、时间为24h的黏弹性徐变，放气至0kPa、时间为24h的徐变恢复等一体化流程．得到了各状态下的气枕内压值、上膜面整体形态和下膜面矢高值，并基于膜面形态计算出应力分布．通过与充气加压过程的几何非线性有限元分析结果进行比较分析，揭示了ETFE薄膜经历弹性变形、黏弹性徐变、徐变恢复等过程时的深刻力学性能与行为．试验结果验证了基于平面裁切的成形设计方法的可行性，对ETFE气枕结构的推广和应用具有较高价值．

ECTFE气枕充气过程的试验与模拟分析研究

基于250μm厚的ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯共聚物,ethylene-chloro-tri-fluoro-ethylene)薄膜单轴拉伸试验,国内首次设计制作了一个边长1.0m的正六边形ECTFE气枕,进行了不同内压平面充气成形试验,通过三维摄影测量测定膜面几何,得到了膜面在不同内压下的变形.采用各向同性模型对气枕的充气成形过程进行了数值模拟,得到了膜面应力、应变和变形.试验和数值模拟结果对比表明:随着内压的增加,ECTFE气枕矢高逐渐增大;膜面应力最大值点分布在膜面中心区域,并向边界扩散;应变最大值点位于边界中部,并向膜面中心扩散.本文研究对ECTFE薄膜气枕应用具有参考价值.