Innovation, Design, and Analysis of Highly Flexible Structures

高柔性结构的创新、设计和分析

基本信息

  • 批准号:
    9912482
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 12万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2000-09-15 至 2003-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Highly Flexible Structures (HFSs) are designed to undergo large displacements without plastic deformation under normal operation conditions. HFSs have been used in many mechanical systems, civil structures, aerospace vehicles, and large space structures to satisfy space limitations, provide special mechanisms, and/or reduce structural weight. However, today's HFSs are very often built by trial and error and full-size testing. The objectives of this project are: (1) to derive and add new geometrically exact structural elements into the nonlinear finite-element code GESA for performing simulation-based design, analysis, and optimization of highly flexible isotropic and composite structures; (2) to derive efficient numerical methods for nonlinear static and dynamic analyses of HFSs; (3) to develop a MATLAB toolbox having graphical input and output for iteration of design, analysis, and dynamic animation; and (4) to perform experiments and establish an adequate database of post-buckling characteristics of HFSs and to derive guidelines for designing HFSs. This work is important for advancing the knowledge of nonlinear statics and dynamics of HFSs and for designing HFSs. This work will solve critical modeling issues, develop accurate modeling techniques for the design and analysis of HFSs, and provide an efficient tool for performing virtual experiments and rapid prototyping of HFSs.
高柔性结构(HFS)被设计成在正常操作条件下承受大位移而不发生塑性变形。HFS已经用于许多机械系统、民用结构、航空航天器和大型空间结构中,以满足空间限制、提供特殊机构和/或减小结构重量。然而,今天的HFSs通常是通过试错和全尺寸测试构建的。本课题的主要目标是:(1)在非线性有限元程序GESA中引入新的几何精确结构单元,以进行高柔各向同性和复合材料结构的基于模拟的设计、分析和优化,(2)建立高柔各向同性和复合材料结构的非线性静力和动力分析的有效数值方法,(3)建立高柔各向同性和复合材料结构的非线性静力和动力分析的有效数值方法,(4)建立高柔各向同性和复合材料结构的非线性动力分析的有效数值方法。(3)开发一个MATLAB工具箱,该工具箱具有图形输入和输出功能,可用于设计、分析和动态动画的迭代;(4)进行试验,建立一个足够的HFS后屈曲特性数据库,并导出HFS设计指南。本文的工作对于提高高频结构的非线性静力学和动力学的认识以及高频结构的设计具有重要意义。这项工作将解决关键的建模问题,开发精确的建模技术的设计和分析的HFSs,并提供一个有效的工具,进行虚拟实验和快速原型的HFSs。

项目成果

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