浮空器膜材循环拉伸力学性能及弹性常数研究*
2013-07-13陈建稳陈务军
湖南大学学报(自然科学版) 2013年6期
陈建稳,陈务军,赵 兵
(上海交通大学 空间结构研究中心 上海 200030)
飞艇等浮空器自20世纪30年代,因飞机的发展及自身安全性问题而衰落,70年代后,飞艇再度活跃,航空大国一致看好飞艇的发展前景[1].蒙皮材料作为飞艇的主体结构材料,其性能的高低直接影响飞艇的应用效能,如浮空高度、持续飞行时间、有效载荷和服役寿命等[2-3].国内外对飞艇蒙皮膜材力学性能研究[3-11],主要针对单轴试验,对双轴试验研究很少,缺乏系统性的研究.Nakadate和Maekawa等[5-7]在飞艇膜材的抗撕裂性能、耐候性和开孔加强方式等方面进行了较详细研究.黄赛帅等[9]对飞艇膜材进行了双向拉伸测试,得到了单一比例下的近似膜材弹性常数.高海健等[10-11]对3种浮空器囊体膜材进行了单轴拉伸、往复加载和徐变试验,得到了膜材单向加载下的力学性能参数.
在建筑膜结构领域,国内外对建筑膜材力学性能进行了较广泛研究,并取得了许多科研成果[12-29].在国外,Blum 等[13]应用双轴拉伸试验,建立了线性增量应力应变模型的弹性常数测试方法、计算方法.Minami等[14]通过不同比例双轴拉伸试验,由应变残差平方和最小二乘法求弹性常数.Bridgens等[15]指出膜材细观结构中存在经纬纱的卷曲及相互摩擦等作用,膜材不满足正交异性互补定律,不能用单轴拉伸试验预测膜材料的双轴向拉伸弹性常数.在中国,卫东等[18]测试了PVDF/PES膜强度、徐变和弹性模量.易红雷等[19-20]以膜材满足麦克斯韦定理为前提,以单轴拉伸试验为……
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