基于失效模式的格栅承力筒结构缩比模型研究

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1、第23卷第1期2017年2月载人航天MannedSpacenightV01．23No．1Feb．2017基于失效模式的格栅承力筒结构缩比模型研究郑青1，鞠苏1，范书群2，吴会强2，黄春芳1，江大志H(1．国防科技大学材料科学与工程系，长沙410073；2．北京宇航系统工程研究所，北京100076)摘要：针对工程实际中大尺寸格栅承力筒的缩比模型验证需求，以相似理论为基础．采用方程分析法对格栅承力筒结构轴压下的力学性能进行分析，建立了整体失稳、局部失稳和材料破坏三种失效模式对应的临界承载力方程：利用格栅的等

2、效刚度和临界承载力方程构建缩比模型：最后通过有限元模拟对结构原件和缩比件的力学性能进行对比分析与验证。结果表明建立的缩比方法可以有效反映结构原件的力学性能，可代替大尺寸结构原件用于后续研究。关键词：复合材料；格栅承力筒；相似理论；缩比模型；失效模式中图分类号：V414文献标识码：A文章编号：1674-5825(2017)01加045m6StudyonScaledModelofGridLatticeCylinderBasedonItsFailureModesZHENGQin91，JUSul，FANShuq

3、un2，WUHuiqian92，HUANGChunfan91，JIANGDazhil4(1．DepartmentofMaterialsScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China；2．BeijingInstituteofAstmnauticalSystemsEngineering，Beijing100076，China)Abstract：Gridlatticecylindershavegr

4、eatpotentialsinaeIDnauticapplicationduetotheirexceUentmechanicalpropertiessuchashighstrengthand1ightweight．Inengineeringpractice，thescaledmodelcanbeusedtostudythepropertiesofthela唱e—sizegridlatticecylindersoastoreducethedi{bcultiesandresearchcostandshort

5、entheresearchcycle．Onthebasisofsimilaritytheory，asealedmodelofgridlatticecylinderwasstudiedthmughequationanalysis．Firstly，themechanicalpropertiesofthegridlatticecylindersunderaXialcompressionwereanalyzed，threefailuremodeswerediscussed，andtherelationshipb

6、ehveenthemechanicalresponseandthegeometricalparame-tersofthegridlattieecylinderwasobtained．ThenascaledmodelwasbuiltbyequiValentequationofthestif．fnessandultimatefailure10ad．Finally，themechanicalpropertiesofboththeoriginalstruc—tureandthescaledstmcturewer

7、ecomparedandValidatedthmughfiniteelementsimulation．There—sultsshowedthatthescaledmodelbuiltinthispaperwasefficienttovalidatethepIDpertiesoftheo—riginalstmcture，soitmavbeusedinexperimentresearchasasubstituteoftheoriginalstmcture．Keywords：compositematerial

8、s；gridlatticecylinder；similaritytheory；scaledmodel；failuremodes1引言格栅承力筒是一种力学性能优异的轻质高强结构，比强度和比刚度高、抗屈曲能力强、便于检测和修补、易于进行多功能设计及各向异性设计，已成功应用于火箭级间段、飞行器机身等多种关键结构⋯。制备格栅承力筒结构的材料可以是金属材料或复合材料，利用复合材料制备的格栅承力筒结构集先进结构构型优势和材料性能优势于一体，可充分发挥复