受扭圆环薄膜褶皱变形的试验研究

通过对圆环薄膜进行受扭试验,研究薄膜的褶皱变形机理及其随影响因素的变化规律。为减小边界条件的误差扰动,研发高精度试验装置。通过砝码和同步装置对圆环膜施加预张力,借助旋转平台施加扭矩,采用激光位移传感器对褶皱变形进行非接触测量,主要研究边界条件、预张力以及膜厚等因素对薄膜褶皱变形及其特征参数的影响规律。结果表明:随着扭转角的增加,褶皱幅值逐渐增大,由于没有二次屈曲发生,褶皱数量和褶皱半波长没有明显变化;增大预张力能够有效提高薄膜刚度,从而褶皱幅值和褶皱半波长减小,但使褶皱数量增多;膜厚增加能够提高薄膜的抗弯刚度,在相同扭转角和预张力的情况下,褶皱数量减少,但使得褶皱幅值和褶皱半波长增大。研究成果揭示褶皱因素对褶皱变形的影响规律,有助于通过其影响特性对薄膜褶皱变形进行有效控制,保证薄膜结构的形面精度。