【摘 要】
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平流层浮空器长期驻空过程中需要承受平流层高低温交替等严峻复杂的空间环境，从而导致其蒙皮材料力学性能下降，甚至老化失效。为研究高低温交替的平流层环境与蒙皮材料力学性能老化之间的关系和作用机理，对现有的三种平流层飞艇蒙皮材料进行了地面高低温交替模拟试验。在经过不同时间的高低温老化试验之后，通过拉伸试验、红外光谱仪测试和原子力显微镜观测分别获得了三种不同蒙皮材料的力学性能、分子结构和表面特征细节的变化。
【机 构】
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北京理工大学宇航学院,北京100081;飞行器动力学与控制教育部重点实验室,北京100081 飞行
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平流层浮空器长期驻空过程中需要承受平流层高低温交替等严峻复杂的空间环境，从而导致其蒙皮材料力学性能下降，甚至老化失效。为研究高低温交替的平流层环境与蒙皮材料力学性能老化之间的关系和作用机理，对现有的三种平流层飞艇蒙皮材料进行了地面高低温交替模拟试验。在经过不同时间的高低温老化试验之后，通过拉伸试验、红外光谱仪测试和原子力显微镜观测分别获得了三种不同蒙皮材料的力学性能、分子结构和表面特征细节的变化。研究发现，高温和低温交替影响聚合物分子链的活性，导致三种不同材料显示不同的力学性能；此外，作为典型的二维柔性层压复合材料，囊体不同层的材料热膨胀系数的不同会产生内应力和层间失效，加剧微缺陷扩展，导致拉伸强度下降。
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基于材料本构子程序和cohesive单元模拟复合材料面内失效和层间分层，建立了复合材料冲击损伤及冲击后压缩强度预测的全流程计算模型.分析了层合板在冲击载荷下的响应与压缩载荷下失效的扩展，预测了复合材料冲击后压缩强度.计算结果表明：冲击引起的分层损伤呈“8”字型，分层扩展的方向与铺层方向相关；压缩会引起大面积的基体失效和分层损伤；在压缩的初始阶段，失效无明显扩展，达到一定的位移量后，失效迅速扩展导致
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