飞艇蒙皮材料撕裂试验和数值模拟

文章以一种新型飞艇蒙皮材料为研究对象,基于单侧边撕裂试验以及扩展有限元数值模拟,对膜材的撕裂性能进行了系统研究。对试件宽度和切缝长度不同的膜材进行单侧边撕裂试验,结果表明,在试件宽度相同时,膜材临界撕裂应力随着切缝长度的增大而减小。通过扩展有限元法(extended finite element method,XFEM)对撕裂扩展特性进行模拟,结果表明,XFEM可以较准确地模拟膜材的撕裂过程;数值分析结果表明,纱线承受的应力随着距离切缝尖端越来越远而非线性减少,且距离切缝尖端较远的纱线承受的应力近似均匀分布。通过对比试验和数值模拟结果发现:当切缝长度固定时,膜材临界撕裂应力随着试件宽度的增大而增大,但增大的幅度将逐渐减小;同时,随着试件宽度逐渐增加,测得的膜材临界撕裂应力值将趋于稳定。

平流层飞艇蒙皮材料撕裂性能影响因素研究

以两种平流层飞艇蒙皮材料为对象,研究了切缝长度、覆盖层和编织密度对其撕裂性能的影响.首先,通过单轴拉伸试验确定了两种蒙皮材料的抗拉强度.然后,通过单侧边切缝试验得到了含不同切缝长度试件的临界撕裂应力.结果表明,蒙皮的临界撕裂应力随着切缝长度的增加而降低,切缝尖端的应力集中进一步降低了其撕裂强度.最后,通过对有、无覆盖层和两种不同编织密度试件的撕裂试验结果对比发现,编织密度小的蒙皮材料具有更高的撕裂强度;同时,覆盖层增加了切缝尖端的应力集中程度,使得蒙皮更易发生撕裂破坏.