变形结构是智能飞行器的基础,而多稳定结构本身存在多种能够稳定存在的构型,每种稳定构型都有一定的承载能力。多稳定结构在外加载荷下不同稳定构型之间能够相互跳变(snap-through),实现大变形,并且无需持续的能量输入保持其变形。多稳定结构的特点使其在飞行器变形结构上有很好的应用前景。以双稳定非对称复合材料层合板为基础,本研究提出利用矩形双稳定层合板连接成一种多稳定格子结构。研究中利用有限元预测了矩形双稳定层合板和格子结构的多稳定构型,并对矩形双稳定层合板和格子结构的跳变过程进行了实验研究和有限元模拟,利用有限元方法预报了相应的跳变临界载荷。对格子结构在不同载荷情况下的跳变行为进行模拟,分析了格子结构的多稳定特性。研究了多稳定主动变形格子结构的驱动方案,提出了利用电热膜加热格子结构的新型驱动方案,实验验证了该驱动方案,并建立了多稳定构型预测方法,为其进一步应用提供了设计和分析方法。
英文主题词Morphing structure;Multistable structure;Unsymmetric laminates;Composite materials;Bifurcation