《褶皱对薄膜振动特性的影响分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《褶皱对薄膜振动特性的影响分析（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第?卷第期力学与实践?! ! 年#?月褶皱对薄膜振动特性的影响分析李云良王长国谭惠丰%哈尔滨工业大学复 合材料与结构研究所,哈尔滨# 2分析方法,分析了褶皱薄膜振动特性结果表明,褶皱使薄膜产生“过度收缩”现象,并改变了薄膜中的应力分布褶皱对薄膜的振动特性有很大的影响,大幅度的褶皱改变了薄膜振动的固有频率和模态形式提出的( ) 一+,分析方法可以有效地 预报褶皱薄膜的动态行 为关键词空间结构,薄膜,褶皱,() 一+,振动(? (?(?+( (,)() ( ?/027/、 、钱( 1 2775.皿(50 171=11 1 9 99306,1.=12#&;51/4321,306/1,( )一+,04
2、3 2,( ) +,进行具有褶皱薄膜的自振特性研究该方法不仅能够分析褶皱的幅值和波长,同时能够对褶皱形成后 的振动特性进行分析#薄膜褶皱的分析方法薄膜褶皱形成的机理是由于薄膜弯曲刚度的缺力学与实践?! 年第? ?卷失,不能抵抗压应力的作用,当薄膜中出现压应力时,薄膜产生面外变形的屈曲响应,产生褶皱在褶皱区产生了一个沿着褶皱方向的单轴拉应力场目前对于褶皱的分析主要有两种方法一种是基于张力场理论的分析,另一种是基于稳定性理论的分析#基于张力场理论的薄膜褶皱的分析张力场理论是由 271 3 于#?年提出的,这个理论认为薄膜不能承受压应力作用,褶皱的方向是大主应力的方向,垂直于褶皱方向的小主应力为零基
3、于张力场理论提出了很多褶皱分析方法”一! 这些方法的基本思想是基于褶皱区域小主应力为零的假定,在薄膜中出现压应力时,通过对薄膜本构关系或变形张量的修正,形成一个单向拉伸的状态,避免压应力的出现 .; 1=2 等 9 /基于张力场理论提出了修正变形梯度的方法进行褶皱的分析对褶皱区域的变形梯度进行修正曲响应,是由于薄膜的局部失稳造成的稳定性理论考虑了薄膜微小 的弯 曲刚度,能够承受微小 的压应力作用考虑如图#所示的褶皱%假设褶皱是相互平行的,建立局部坐标系“,司,苟轴为褶皱方向,弹性模量为,薄膜厚度为应力?)典、典。黔一 。% / +“一口夕2犷其中_,:分别为弯 曲刚度及密度,从,凡为薄膜张力通
4、过有限元离散方程%? #变为、夔%、。、。!。咒; 2+?0!,!。凡口,(8又口(、?万!%甘叮%气夕0,屯”05(#一5 5 5(5# 5+(0一% 5胜 ?日# (月;+ ? =犯,)勺 ; 拼 5! %?工;一? ,一一其 中,口是载荷模式,是载荷幅值?确定结构的临界载荷就是寻找使结构几何非线性方程的切线刚度矩阵成为奇异时的临界值 ?对于? ,?格式,即求解以下特征值问题 石万叻8#+0一5 5# 5(#一5其中石兀8+石瓦,。石兀,石兀.动+ 0左上标甲,代表对应于临界载荷 的时刻?线性分析主要获得薄膜的皱曲临界载荷以及 屈曲模态?经典分叉失稳的特征方程,即+(0当采用一致质量矩阵时
5、6一 。“+(?0+兀。 兀 0价8#+(#0其中为薄膜密度,为薄膜厚度,.为形函数矩阵?力学与实践?! !年 第?卷从式%# “ %?其 中 尸描述了薄膜收缩效应引起的薄膜密度的变化由式%?、%? 可以得到褶皱出现以后,在褶皱区的应力重新分布引起的刚度矩阵,将其定义为 面外刚度矩阵瓦,将,兀引入到方程%?中,本文将这种方法定义为+,方法通过+,方法得到的振动微分方程可以写成如下形式#褶皱形成及扩展分析基于( ) 方法进行褶皱形成过程的分析,得到参考点 ) 面外变形的时间历程如图所示当张力比为# #和# ?时,对应的时间步为?、,从图上 可以看出,个参考点均无明显的面外变形当张力比为# 和#
6、时,对应时间步为 ,此时个参考点均发生了很大的面外变形,并且褶皱 由点向)点及点依次扩展当张力比为# 时,沿 /方向出现了贯穿整个薄膜的大的斜 向褶皱,最大的面外变形为#= =张力比为# #及# ?时,没有形成大 的褶皱,这时褶皱对薄膜的动态特性不会产生较大的影响当张力比为# 及# 时,形成了大的褶皱,此时对于薄膜的动态特性的分析必须考虑褶皱的影响、 ;叨、%八理,下二不一%找石五。找叨+?, 、, ; :2 ;24 /1=.;5/11. 1 1: .3 553 19:21 1=0990. 92 ;2. 132/ / ;1 9 1 30:0. . 1=21302/ 2/0;20. 129亡阳2
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