航空航天多层隔热毯缝合结构准静态弯曲行为的标度特性研究

《Scientific Reports》：Experimental characterization and scaling of flexural rigidity in sewn multilayer structures

　　

摘要

缝合是用于制造和组装航空航天应用中多层隔热（MLI）毯体的成熟方法之一，但缝合后所得的有效弯曲行为仍未得到充分理解。本研究调查了由镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯（BoPET）辐射屏蔽层和聚酯网间隔层构成的MLI毯体在不同结构配置下的室温准静态弯曲行为，测试的层数分别为2层、6层、12层和24层。采用全因子设计评估了层数、缝线密度、针线张力和针脚力对弯曲响应的影响。统计分析表明，层数是主导弯曲响应的关键因素。在缝合参数中，针线张力与弯曲长度的变化相关，而针脚力主要影响局部压实。标度行为表明，在弯曲阻力方面可能存在一个初步的过渡区域，可能位于6–12层范围内。在该范围以下，结构表现出较低的标度指数，对应较弱的层间约束；而较厚的结构则表现出更陡峭的刚度增长，表明约束增强。相比之下，弯曲长度均匀增加，因为其同时依赖于刚度和质量。连续分段幂律回归在描述标度行为方面比传统的单一斜率模型提供了更好的统计描述，将残差平方和（RSS）从2.43降至1.764，并获得了更低的AICc值。这些发现为在固定试样宽度、所测试实验室条件下缝合多层结构的有效悬臂弯曲响应提供了定量描述，为搬运和组装过程中的制造质量控制提供了依据。