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。

热压工艺对循环拉伸下飞艇蒙皮材料的能量耗散与残余应变特性的影响

为探究热压复合工艺参数对飞艇蒙皮材料的能量耗散与残余应变特性的影响机制,本文以聚氟乙烯(PVF)膜为耐气候层,TPU膜为阻氦层,聚芳酯Vectran纤维机织平纹布为承力层,TPU胶膜为黏结层,通过热压复合的方式制备多种热压工艺参数下的飞艇蒙皮材料,并对其进行循环加载-卸载后的力学性能测试,分析了热压温度和热压时间对耗散能和残余应变的影响规律,并提出了理论公式。结果表明:热压温度和热压时间对飞艇蒙皮材料的能量耗散与残余变形特性的影响的变化规律相同,且拟合方程的拟合程度良好,系数与热压温度和热压时间呈正相关;材料的能量耗散与残余应变特性的变化规律不仅取决于热压工艺,同时还与循环加载-卸载次数密切相关,并表现出两段式线性特性;通过比较在不同热压工艺参数下制备的飞艇蒙皮材料经循环加载-卸载后产生的耗散能与残余应变的大小,得出最优制备工艺为:热压温度为160℃,热压时间为600 s。

基于一种新型飞艇蒙皮材料的撕裂扩展理论研究

针对一种新型飞艇蒙皮材料GQ-6的工程应用,开展织物类高强超薄膜材的中心撕裂性能研究.在Shoji Maekawa提出的指数函数分布的应力场理论基础之上,利用相关数学处理,对其理论进行了修正.同时对GQ-6材料进行单轴中心撕裂试验,试验结果表明,修正后的Shoji Maekawa应力场理论更接近于试验结果.基于修正理论,对于GQ-6材料而言,当边缘应力集中系数为1.1时,50mm宽度的新型飞艇蒙皮材料GQ-6试件所能满足的最大切缝宽度为16mm.

飞艇柔性蒙皮材料梯形撕裂性能研究

撕裂破坏是飞艇柔性蒙皮材料失效破环形式之一,本文采用梯形撕裂试验法对一种飞艇柔性蒙皮材料进行了撕裂破环分析,开展了不同初始裂纹长度的梯形撕裂破坏试验。通过试验发现柔性蒙皮材料撕裂过程中的载荷-位移曲线呈锯齿状分布,试件裂纹扩展方向始终平行于初始裂纹方向且在裂纹尖端附近出现应力集中三角区。文章最后结合试验结果分析讨论了飞艇柔性蒙皮材料梯形撕裂破坏机理并得到了撕裂破坏失效准则。所得结论可为飞艇柔性蒙皮材料的结构设计提供参考。