浮空器包络材料

各向异性本构模型

提出一种等效本构模型，能够预测包络材料在单轴和偏轴拉伸下的各向异性与非线性力学行为。

Yunchao, Xia · Deng, Jian · Wang, Zengxian · Liu, Qiang · 卢天健

Hangkong Xuebao/Acta Aeronautica et Astronautica Sinica 2024

技术优势

单轴偏轴都能算

模型对单轴和偏轴拉伸下的有效应力、纱线剪切角和试样截面收缩的预测与实验结果吻合良好，避免了为不同加载方向重新标定。

把微观和宏观连上

结合实验与数值研究，明确了包络材料整体力学响应与微观结构变形之间的内在关系，为材料设计和优化提供了依据。

考虑纤维和功能层

通过实验表征研究了纤维织物和功能层对包络材料等效力学性能的影响，并在模型中予以体现，而不是简单地将材料视为均匀体。

应用场景

• 浮空器蒙皮：用该模型预测蒙皮在气压和风载下的应力分布，评估强度与寿命。
• 柔性复合材料：模型可描述柔性复合材料在拉伸大变形下的各向异性与非线性行为。
• 飞行器结构：为飞行器蒙皮结构的强度和寿命评估提供可靠的本构输入。
• 材料力学：模型建立了宏观力学响应与微观结构变形之间的定量联系。