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铺层角度偏差对复合材料空间镜面外变形的影响

DOI：10.1007/s10443-018-9756-3 期刊：Applied Composite Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 为研究铺层角度偏差的影响，基于蒙特卡洛随机有限元法和统计分析等数值方法，对六种施加固定或随机角度偏差的对称准各向同性铺层序列进行了研究。尽管空间反射镜采用对称准各向同性铺层序列，但由于铺层角度偏差，在温度变化作用下仍会出现面外变形。其中面外变形的一种类型——表面峰谷值（PV）与固定角度偏差的大小成正比，而PV平均值也与随机角度偏差的标准差成正比。由两层铺层角度偏差导致的面外变形间接满足平行四边形法则，若各层铺层角度偏差相互独立随机，则其概率密度符合瑞利分布。本文发现：提高空间反射镜表面精度的最有效方法是降低角度偏差的标准差，其次是减小铺层厚度和优化铺层序列，这对空间反射镜应用具有重要价值。
作者： Qingnian Liu，Yong Cai，Xiaojing Liu，Zhiyong Yang，Shuai Jiang，Shuang Leng
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究铺层角度偏差对温度变化下复合材料空间镜面外变形的影响。

研究成果

研究表明，铺层角度偏差会显著影响复合材料空间镜的面外变形。主要发现包括：峰谷值（PV）与角度偏差量级、铺层厚度及距中平面的距离成正比；双铺层偏差产生的变形遵循平行四边形法则；随机偏差会导致峰谷值呈瑞利分布。提升表面精度的最有效方法是降低角度偏差的标准差，其次是减小铺层厚度并优化铺层顺序。这些结论同时适用于温度和湿度引起的变形情况。

研究不足

该研究基于数值模拟，可能未涵盖所有实际生产中的变量或环境条件。有限元模型采用了特定约束条件和材料属性，这可能会限制其普适性。分析聚焦于温度变化；虽然与湿度效应类似，但未提供直接的实验验证。

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