顶部凹陷贮箱膜片典型结构特征优化实现

用正交法表数值研究了顶部凹陷区域直径与深度及膜片厚度典型结构特征对膜片翻转行为的影响,获得膜片在不同结构特征时的屈曲与后屈曲状态。研究发现:膜片翻转效率及屈曲载荷随厚度增加而提高,顶部凹陷直径对膜片翻转效率及屈曲载荷的影响显著,深度仅影响屈曲载荷;膜片后屈曲阶段均出现平台效应,翻转稳定,说明顶部凹陷结构膜片利于完成推进剂的管理与控制功能。由屈曲载荷与翻转效率,得到了凹陷直径与深度及膜片厚度优化选择范围。

锥角对锥柱形贮箱金属膜片翻转行为的影响

该文针对锥柱形贮箱膜片,选取不同的金属材料（纯钛、304L不锈钢、铝）,系统研究了锥角为8°~12°时,金属贮箱膜片翻转过程中出现的结构屈曲和后屈曲状态,这一过程涉及材料与几何非线性。膜片在翻转过程中,当载荷增加至结构的临界载荷时,结构的切线刚度趋于零,传统的Newton-Raphson法难以追踪后屈曲平衡路径,通过弧长法,准确求解了结构的后屈曲平衡状态。数值计算得出：锥角对不同材质膜片的翻转行为的影响,304L不锈钢最显著,纯钛次之,铝最不显著;结构屈曲载荷及后屈曲状态时膜片的承载能力均随锥角的增加而减小;10°锥角为最优解,这一角度兼顾了膜片内部容积和翻转效率这两个因素。

径厚比对锥柱形金属膜片屈曲和后屈曲状态的影响

通过有限元方法研究了半径及径厚比对锥柱形金属膜片翻转过程的影响,并选取典型的半径及径厚比样本点对分析结论进行了数值验证.研究结果表明:膜片半径太小或太大均表现出一定的尺寸效应,小半径膜片的尺寸效应更显著;半径为203～403mm的膜片其屈曲和后屈曲状态表现出明显的一致性;对于确定半径的膜片,径厚比太大,膜片承载能力太小而导致翻转效率较低,径厚比太小,膜片屈曲载荷呈指数级显著增加而不易翻转,径厚比为160～400的膜片其翻转效率较好,并且后屈曲状态表现出一致性;选取典型的样本点对结论进行了数值验证,一致性较好.