不同边界条件下硅橡胶蒙皮的力学性能分析.pdf

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1、第45卷第6期2013年12月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．45No．6Dec．2013不同边界条件下硅橡胶蒙皮的力学性能分析李杰锋1’2沈星2潘荣华(1．南京航空航天大学无人机研究院，南京，210016；2．南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京，210016)摘要：针对超弹性材料硅橡胶作为变体机翼蒙皮的应用需求，给出了具有一致物理量的有限元分析的大变形虚功方程及本构方程；建立了硅橡胶蒙皮的有限元模型，对其本构模型进行模拟和验证；分析了不同边界条件下的硅

2、橡胶蒙皮的力学特性。结果表明：在固定蒙皮一端的拉伸条件下，主应力s。。及s：：，主应变E。。及E。：在固定端范围内均表现出非均匀性，在了方向有大的收缩变形，且蒙皮厚度也表现出非均匀性；增加Y方向位移约束后，主应力s-，及_szz，与主应变E。。具有均匀场，主应变Ezz在受力端小范围呈现非均匀性，但量级很小，蒙皮厚度为均匀厚度。关键词：力学性能；硅橡胶；有限元；边界条件；大变形中图分类号：TB324；TB301文献标志码：A文章编号：1005—2615(2013)06—0769—07MechanicsPropertyAnalysisofSiliconeRubberSheet

3、UnderDifferentBoundaryConditionsLiJiefen91”，ShenXing2。PanRonghua1(1．ResearchInstituteofUnmannedAerialVehicle，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China；2．StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing

4、，210016，China)Abstract：Fortheapplicationrequirementsofhyperelasticmaterialsiliconerubberinmorphingwingskinsheet，thevirtualworkequationandtheconstitutiveequationoflargedeformationwithidenticalvaria—blesarepresented．Afiniteelementmodelofwingskinofrubberisdeveloped，anditsconstitutiverela—tio

5、nissimulatedandvalidated．Afterthat，itsmechanicspropertiesarecalculatedunderdifferentboundaryconditions．Theresultsindicatethat，undertheconditionoffixedoneend。theprinciplestress

6、s11，S22andprinciplestrainE11，E22arenon—uniformdistributionontheareasnearthefixedend。butalargecontractionstrainise

7、xhibitediny—direction．Moreover，itssectionthicknessafterdeformationisalsonon—uniform．Whenanotherboundaryconditionofthedisplacementconstraintinv—directionisim—posedonthemodel，thedistributionofS1l，S22andprinciplestrainE11representuniform．ThestrainE22isnon—uniformonthesmallareaneartheloadinge

8、nd，anditsvalueisverysmall．However，thethicknessofdeformedmodelpresentsuniformunderthiscondition．Keywords：mechanicsproperty；siliconerubber；finiteelement；boundarycondition；1argedeformation为了提高飞行器的飞行性能，可随飞行条件改变外形的变体机翼已成为航空领域的研究热点‘1

9、。变体机翼的发展促进了柔性蒙皮的研究，起初的柔性蒙皮为树脂基复合材料柔性蒙皮