材料非线性对复合材料柱壳双稳态特性的影响

摘要

双稳态复合材料柱壳是一种新型可展开结构，已广泛应用于可折叠机翼、能量收集器及自适应结构等.当双稳态结构用于复杂工作环境时，结构材料属性将发生性能变化，进而影响结构的双稳态特性.结合理论研究和数值研究，分析材料属性对复合材料柱壳双稳态特性的影响.建立反对称铺设复合材料柱壳理论模型，导出结构变形过程中应变能的解析表达式，并分析材料的纵向弹性模量、横向弹性模量、剪切模量和泊松比等特征常数对柱壳结构应变能、主曲率和扭曲率的影响.结果表明，材料的纵向弹性模量和横向弹性模量的变化对双稳态柱壳结构的单位面积应变能和第二稳态主曲率均有明显影响，另外剪切模量G₁₂从10 GPa到2 GPa，单位面积应变能减少约72.98%，泊松比对第二稳态性能几乎没有影响.

关键词

双稳态 / 复合材料 / 柱壳 / 材料属性 / 曲率