苗常青，祖振南，王首骞，徐铧东

（哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所，哈尔滨150001）

1 引言

充气囊体是一种新型密封结构，采用多层柔性复合材料制成，包括薄膜材料气密层内囊，和纤维复合材料承力层外囊，具有质量轻、折叠体积小、展开尺寸大等优点［1⁃2］，是未来载人空间舱及其他航天器大型密封结构的有效解决方案［3⁃5］。

充气囊体的受力变形特性决定了其内部乘员的生命安全及其在轨长寿命运行的安全可靠性。与传统金属承压结构不同，充气囊体是柔性的，在内部气压作用下，可产生较大的变形［6］，尤其在较高内压（≥1 atm）情况下，具有显著的非线性大变形特征，囊体的柔性和大变形特性，增大了囊体表面应变测量的难度。

目前，国内外已有部分研究者开始对充气结构在内压作用下的受力变形进行研究。唐铭章等设计了一种新型传感器用于充气结构应变测试［7］，陈帅等研究了充气结构承弯性能［8］，Sosa等研究了充气囊体地面展开与有限元模拟［9］。目前研究的航天器充气结构的一般充气压力在0.05 MPa 以下，对较高充气压力（≥0.1 MPa）作用下的充气结构变形特性研究尚不多见。

本文采用一种非接触应变测量方式，在较高的充气压力（≥0.1 MPa）下对充气囊体进行表面应变试验测量，通过对不同尺寸囊体、及囊体不同部位受力变形特性试验结果的分析，确定充气囊体压力容限。

2 试验方案

为测量囊体在不同的充气压力下的应变场，考虑柔性复合材料充气囊体变形较大，本文采用非接触式全场应变摄影测量系统（VIC⁃3D），对囊体充气过程中的应变分布进行测量，将囊体表面进行设置VIC⁃3D系统可识别的点。……