復合材料氣瓶在空間系統(tǒng)中逐漸取代全金屬氣瓶而得到越來越廣泛的應用。利用AINSYS大型有限元程序建立復合材料氣瓶及其內(nèi)襯的有限元模型，建模中將纖維纏繞層作為復合材料層合板處理，考慮了封頭處纏繞層厚度及纏繞角沿子午線不斷變化的情況。建立了氣瓶整體結(jié)構(gòu)的特征值屈曲分析與非線性屈曲分析有限元方程，并分別進行了氣瓶整體結(jié)構(gòu)和內(nèi)襯的外壓失穩(wěn)（屈曲）分析計算，得出了氣瓶整體結(jié)構(gòu)及內(nèi)襯的屈曲模態(tài)形狀和臨界外壓。
在保守載荷系統(tǒng)作用下的彈性結(jié)構(gòu)存在2種可能的屈曲形式，即分支點屈曲和極值點屈曲。分支點屈曲可以用傳統(tǒng)的經(jīng)典線性理論來研究，它除了在數(shù)學上作線性化處理外，還假定結(jié)構(gòu)是完善的，即沒有初始幾何缺陷，也不存在載荷的偏心，其求解失穩(wěn)載荷問題是一個求解特征值的問題。在工程上許多結(jié)構(gòu)都含有初始缺陷，或存在載荷的偏心，它在變形途中存在一個最大載荷，達到最大載荷后，變形會迅速增大而載荷而下降，這樣的屈曲屬于極值點屈曲。對于這類屈曲問題利用非線性分析是比較合理的。
空間系統(tǒng)使用的高壓氣瓶對于可靠性和安全性要求很高。本文所研究的對象是空間系統(tǒng)用復合材料高壓氣瓶，該氣瓶采用了新型材料結(jié)構(gòu)，在國內(nèi)沒有成熟的設計技術和經(jīng)驗可以傳承。而氣瓶在加工、試驗及加注時有受外壓的情況；氣瓶在纏繞加工時，內(nèi)襯受纖維纏繞張力的外壓作用，纏繞完成后在未充氣狀態(tài)時，由于纖維的纏繞張力作用，因而也是處于壓應力狀態(tài)。外壓達到一定值時氣瓶結(jié)構(gòu)可能發(fā)生屈曲失穩(wěn)，所以對整個氣瓶和內(nèi)襯分別進行外壓下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析是十分必要的，分析結(jié)果可以為氣瓶設計、加工和使用過程提供參考數(shù)據(jù)。
用有限元對大型復雜結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)力學分析計算是工程上普遍使用的最有效的方法之一，而利用有限元理論建立與實際結(jié)構(gòu)相一致的有限元模型是進行結(jié)構(gòu)分析的基本前提和關鍵。只有建立了正確的有限元模型，隨后的分析計算才得以順利進行。
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