基于流体柔性基复合材料的变刚度结构[外文翻译].doc
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基于流体柔性基复合材料的变刚度结构[外文翻译],附件c：译文 基于流体柔性基复合材料的变刚度结构ying shan,1 michael philen,2 amir lotfi,3 suyi li,3 charles e. bakis,1,*christopher d. rahn3 and k.w. wang41department of engineering sc...
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附件C：译文
基于流体柔性基复合材料的变刚度结构
YING SHAN,1 MICHAEL PHILEN,2 AMIR LOTFI,3 SUYI LI,3 CHARLES E. BAKIS,1,*
CHRISTOPHER D. RAHN3 AND K.W. WANG4
1Department of Engineering Science and Mechanics, Pennsylvania State University ,University Park, PA 16802, USA
2Department of Aerospace and Ocean Engineering, Virginia Polytechnic
Institute and State University, Blacksburg, VA 24061, USA
3Department of Mechanical and Nuclear Engineering
Pennsylvania State University, University Park, PA 16802, USA
4Department of Mechanical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA
摘要：本文研究了对自适应结构中流体柔性基复合材料(F2MC)的利用能力。利用柔性基复合材料（FMC）管的高度各向异性以及高的流体体积模量，可以通过控制充满流体的F2MC的进口阀以实现弹性模量的显著变化。当需要时（开阀），具有可变模量的F2MC结构能灵活轻易地变形，当承载过程中不希望变形时（闭阀锁定状态），必须具有高模量，并且能够通过控制阀门来适应在弹性和刚性状态间的模量变化。在当前的研究中，建立了一个三维分析模型来描述单个F2MC管的轴向刚度特性。还进行了实验以验证所提出的模型，试验结果显示与模型的预测高度一致。试验获得了高达56倍之差的开、关比例模量。在模型验证的同时，还进行了流体柔性基复合材料的设计空间研究。结果表明，通过调节FMC管和内衬性能，可以获得大量的模数比。通过在软基中并排嵌入多重F2MC管，可以构建一个在同一方向具有变刚度的多单元F2MC板，试验获得的多单元F2MC板的刚度比与为这种结构所开发的模型相比具有很好的一致性。进行了案例研究以探讨叠层（+60/0/-60）多分子F2MC板的性能。结果显示压层板可以通过阀的选择性控制实现可协调行、可操作性和各向异性。
关键词：结构调节，自适应刚度，柔性基复合材料，流体柔性基复合材料，纤维复合材料。
引言
受到在植物细胞壁中的纤维网络的激发，一个高机械利益驱动器系统最近被作者(Shan and Bakis, 2005; Shan et al., 2006; Philen et al., 2007) 研究。在驱动器系统中的一个基本元件是复合管，它由一个柔性基体和面向多层次，高性能纤维组成，如碳（图1）。通过调节纤维和柔性基复合材料（FMC）基质的属性，它可以建立一种材料，这种材料在某些方向上是硬的但在其它方向兼容。例如，在平行的方向和横向，纤维的杨氏模量的比例范围从102到104。FMC等材料能在
基于流体柔性基复合材料的变刚度结构
YING SHAN,1 MICHAEL PHILEN,2 AMIR LOTFI,3 SUYI LI,3 CHARLES E. BAKIS,1,*
CHRISTOPHER D. RAHN3 AND K.W. WANG4
1Department of Engineering Science and Mechanics, Pennsylvania State University ,University Park, PA 16802, USA
2Department of Aerospace and Ocean Engineering, Virginia Polytechnic
Institute and State University, Blacksburg, VA 24061, USA
3Department of Mechanical and Nuclear Engineering
Pennsylvania State University, University Park, PA 16802, USA
4Department of Mechanical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA
摘要：本文研究了对自适应结构中流体柔性基复合材料(F2MC)的利用能力。利用柔性基复合材料（FMC）管的高度各向异性以及高的流体体积模量，可以通过控制充满流体的F2MC的进口阀以实现弹性模量的显著变化。当需要时（开阀），具有可变模量的F2MC结构能灵活轻易地变形，当承载过程中不希望变形时（闭阀锁定状态），必须具有高模量，并且能够通过控制阀门来适应在弹性和刚性状态间的模量变化。在当前的研究中，建立了一个三维分析模型来描述单个F2MC管的轴向刚度特性。还进行了实验以验证所提出的模型，试验结果显示与模型的预测高度一致。试验获得了高达56倍之差的开、关比例模量。在模型验证的同时，还进行了流体柔性基复合材料的设计空间研究。结果表明，通过调节FMC管和内衬性能，可以获得大量的模数比。通过在软基中并排嵌入多重F2MC管，可以构建一个在同一方向具有变刚度的多单元F2MC板，试验获得的多单元F2MC板的刚度比与为这种结构所开发的模型相比具有很好的一致性。进行了案例研究以探讨叠层（+60/0/-60）多分子F2MC板的性能。结果显示压层板可以通过阀的选择性控制实现可协调行、可操作性和各向异性。
关键词：结构调节，自适应刚度，柔性基复合材料，流体柔性基复合材料，纤维复合材料。
引言
受到在植物细胞壁中的纤维网络的激发，一个高机械利益驱动器系统最近被作者(Shan and Bakis, 2005; Shan et al., 2006; Philen et al., 2007) 研究。在驱动器系统中的一个基本元件是复合管，它由一个柔性基体和面向多层次，高性能纤维组成，如碳（图1）。通过调节纤维和柔性基复合材料（FMC）基质的属性，它可以建立一种材料，这种材料在某些方向上是硬的但在其它方向兼容。例如，在平行的方向和横向，纤维的杨氏模量的比例范围从102到104。FMC等材料能在
