碳纤维带状弹簧的特性计算及实验

摘要：

针对空间展开机构轻量化、小型化、简单化等的发展需求,通过理论分析实例设计了碳纤维带状弹簧,并结合有限元模拟及实验对其屈曲特性进行了研究.首先,根据薄壳弯曲理论推导了各向异性材料下碳纤维带状弹簧的弯矩计算公式,并分析了影响其屈曲特性的敏感参数;然后,针对工程需要进行了单根碳纤维带状弹簧的实例设计,并建立了其有限元分析模型,得出了其弯矩-转角曲线;最后,加工出了碳纤维带状弹簧实物并对其屈曲过程进行了实验研究.结果表明:实验测得的该碳纤维带状弹簧的临界弯矩值为1 237.6 Nmm,与理论分析及有限元模拟结果符合的较好,最大误差为8.7％,验证了理论分析及有限元模拟的准确性及一致性,为之后碳纤维带状弹簧的设计及应用提供了理论依据及技术支持.

关键词：空间展开机构、带状弹簧、碳纤维、屈曲、有限元模型、弯矩

所属期刊栏目：25

分类号：TH703(仪器、仪表)

资助基金：国家高技术研究发展计划资助项目2015AA7015090

在线出版日期：2017-04-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：385-393