[科普中国]-航天器结构稳定性

航天器结构稳定性是指航天器结构在使用环境中的外力载荷下不产生屈曲变形而丧失强度的能力。由于要求质量小，在航天器结构中广泛采用高强度合金和复合材料制成的薄壁和层板形式。在外力载荷作用下，结构元件中会产生很高的应力。

简介航天器结构稳定性是指航天器结构在使用环境中的外力载荷下不产生屈曲变形而丧失强度的能力1。

原理由于要求质量小，在航天器结构中广泛采用高强度合金和复合材料制成的薄壁和层板形式。在外力载荷作用下，结构元件中会产生很高的应力。在这种情况下，有压应力的区域便可能逐渐或突然出现明显偏离原来形状的屈曲变形，这时的载荷叫屈曲临界载荷1。

屈曲临界载荷线弹性小变形情况下的临界载荷，可通过结构有限元模型在使用载荷下的特征值分析求得，一般用半经验公式和大型有限元程序来计算。这种临界载荷数值与材料的弹性模量成工比；金属材料塑性的屈服点往往表示材料弹性模量的急剧下降，在超过屈服点的压应力区会出现逐渐明显增大的屈曲变形，可以用非线性方法来计算1。

弹性屈曲弹性屈曲可按其影响范围分为局部屈曲和总体屈曲。局部屈曲是结构的部分元件出现变形经过内力重新分配后结构仍能承受所加载荷，卸载后局部变形可消除。总体屈曲要使结构产生大变形而失去承载能力。有些情况下总体屈曲可能由于局部屈曲时载荷不能重新分配而引发。对复杂结构必须有相应的试验来验证其稳定性。选择合理的加筋形式和尺寸，考虑内压支持和保证加工精度是提高薄壁结构稳定性的有效措施1。

加筋柱壳研究现状加筋柱壳结构在工程领域应用十分广泛，国内外学者对其进行了大量研究，主要集中在以下方面：

（1）加筋柱壳稳定性的分析方法，包括理论法、有限元法、实验法；

（2）加筋柱壳结构的优化设计；

（3）新型加筋结构的研究，包括多级加筋结构、曲线加筋结构等1。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所