空气对预应力薄膜结构模态的影响

为了提供薄膜结构模态测试和校验的分析方法,揭示空气对预应力薄膜结构模态的影响,分别采用直接施加初应力和施加温度荷载的方法给薄膜结构导入预应力,并分析预应力引入方式对模态的影响.基于流固耦合势流体原理,研究空气对预应力薄膜模态的影响.利用双轴张拉装置和无接触激光测振系统对ETFE薄膜阵面进行模态实验和识别,并验证数值模拟方法.研究结果表明:预应力导入方式对模态分析无影响,空气对预应力薄膜的模态有着显著影响,其影响的大小与薄膜材料以及空气密度相关.

空间含镀层薄膜天线应力均匀化分析与验证

针对空间大尺度含镀层薄膜天线建模中尚未涉及镀层对应力均匀性影响的问题,以及双轴张拉试验装置施加拉力不均、薄膜平面度不足的问题,开展了空间含镀层薄膜天线应力均匀化研究。首先,进行了含镀层薄膜单元的力学建模,用经典层合板理论推导了含镀层薄膜区域的力学特性参数(杨氏模量和泊松比);其次,为了获得建模所必需的薄膜基底和镀层两个组分的力学特性参数,开展了均载薄膜双轴张拉试验,分别测得了镀层和薄膜的杨氏模量和泊松比;然后,在力学建模的基础上,分析了平面薄膜天线设计参数对应力均匀性的影响,得出了薄膜面积、厚度、边荷载、薄膜材料对应力均匀性的影响规律;以薄膜内应力标准差最小为优化目标,对空间大尺度含镀层薄膜天线进行了优化设计,使优化后的薄膜内应力标准差减小为优化前的4.6%;最后,对蠕变抑制效果进行了仿真校验,优化后的薄膜结构工作10年时蠕变导致的位移减小为优化前的27.6%,优化设计对空间大尺度薄膜的蠕变起到了有效的抑制作用。