缠绕圆筒的组合变形及在扭振控制中的应用

分析了纤维增强复合材料缠绕圆筒的组合变形和力学性质,提出了一种采用纤维缠绕复合材料技术消减特定激振条件下振幅的方法,应用于轴类零件扭转振动的控制,得到了各向异性缠绕套筒的减振设计公式,     

纤维缠绕复合材料气瓶研究进展

纤维缠绕复合材料气瓶具有高比强度和比模量、抗疲劳、抗腐蚀等优点,已经成为研究的焦点.文中分析了纤维缠绕复合材料气瓶在国内外的研究进展,并进行了归纳总结,主要内容包括:纤维缠绕复合材料气瓶的国内外标准、制造过程中应考虑的主要因素、失效准则、失效模式以及优化设计.通过对比发现,Tsai-Wu失效准则预测的失效压力与实验值最接近.提出了一些预防复合材料气瓶失效的措施,对气瓶的安全使用有一定的借鉴作用.最后指出了未来研究的重点.     

具有金属内衬缠绕压力容器成型全过程应力场分析

基于具有金属内衬复合材料缠绕容器缠绕、固化和预超压3个制造工艺过程的特点,提出一种温度参数当量法模型和虚实单元分析策略,以模拟在缠绕预张力工艺中的力学行为．根据固化反应动力学理论和热传导理论,对具有金属内衬的复合材料纤维缠绕压力容器在固化工艺过程中瞬态温度、固化度和热应力场分布及其变化规律进行了数值分析．采用经典塑性理论为基础的非线性有限元方法,预测了预超压工艺后容器复合材料缠绕层和金属内衬内残余应力场的分布．以一典型的具有金属内衬复合材料纤维缠绕压力容器为例,讨论了在3个工艺过程中工艺参数对容器内应力场分布的影响．结果表明：适合的工艺参数能够提高压力容器的承载能力．     

纤维缠绕火箭发动机外壳的非线性稳定

应用复合材料的理论，对纤维缠绕圆柱壳的稳定性进行了分析，提出了壳体在轴向压缩下的临界载荷的算法。     

复合材料圆筒的材料有效使用研究

复合材料在各种工程问题中得到了越来越广泛的应用，其中之一就是在纤维缠绕圆筒中的应用。该文根据复合材料圆筒结构静态刚强度和动态特性分析的理论模型，综合考虑其刚度和动态特性的要求，通过改变复合材料圆筒中材料的缠绕角、缠绕顺和采用Ｔ３００和Ｓ复合材料混要等形式来研究复合材料圆筒中材料的有效使用， 了基于厚度和角度优化和方式较为有效的结论。     

海洋纤维增强复合柔性管拉伸性能

纤维增强复合材料柔性管取代传统的碳素钢管是海洋油气选管的趋势.以热塑性纤维缠绕复合材料柔性管(RTPs)为研究对象,将弹塑性材料的本构关系与应力连续条件相结合,建立拉伸作用下任意增强层数RTPs的力学模型.在此基础上分析缠绕角、纤维增强层纤维含量、泊松比等参数对RTPs拉伸性能的影响,并开展拉伸试验进行验证.结果表明:...     

储能复合材料飞轮的三维有限元强度分析

根据汽车飞轮电池用复合材料飞轮的实际结构，考虑了非均布力和轮辐预紧力的影响，用三维有限元对纤维缠绕复合材料飞轮进行了强度分析，得到了飞轮轮缘的应力分布等值线图，指出了应力集中发生的区域和大小，为飞轮的结构设计和飞轮试验提供了理论依据。     

缠绕复合材料结构固化残余应力的数值计算

利用傅里叶热传导方程、基体的固化动力学方程以及复合材料在固化过程中的力学性能本构模型,建立缠绕复合材料结构的固化工艺以及残余应力应变分析模型,分析计算研究复合材料固化过程中产生的残余应力。计算结果显示:缠绕复合材料最外层的残余应力均为正应力,最内层的残余应力均为负应力;缠绕复合材料的内径、层数、纤维体积分数、基体化学收缩比以及固化工艺温度对残余应力的影响较大。     

70 MPa车载Ⅳ型储氢气瓶铺层设计与实验验证

为了准确预测封头纤维厚度和改善封头纤维堆积,采用理论分析、有限元模拟和实验验证相结合的方式,提出了一种结合三次样条函数封头厚度预测法与扩孔缠绕工艺的碳纤维全缠绕复合材料气瓶铺层设计方法。根据设计结果,基于ANSYS ACP软件建立了工作压力70 MPa的塑料内胆复合材料气瓶有限元模型,分析了气瓶复合材料层在公称工作压力和最小爆破压力下的受力情况。以三维Hashin失效准则作为复合材料失效判据,采用Camanho提出的单元刚度退化方案,对复合材料气瓶进行渐进失效分析,从而预测了气瓶最终爆破压力和爆破位置。进行了气瓶水压爆破实验,实验结果表明：气瓶在未爆破的情况下已能承载158.75 MPa的压力,验证了该铺层方法能够满足静强度要求;实验结果未能验证渐进失效分析预测的爆破压力165.71 MPa和爆破失效位置。研究成果可为70 MPa车载塑料内胆复合材料气瓶的研发提供依据。     

缠绕复合材料固化残余应力分析

本文利用傅里叶热传导方程、基体的固化动力学方程以及复合材料在固化过程中的力学性能本构模型,建立缠绕复合材料结构的固化工艺以及残余应力应变分析模型,分析计算研究复合材料固化过程中产生的残余应力。计算结果显示：缠绕复合材料最外层的残余应力均为正应力,最内层的残余应力均为负应力;缠绕复合材料的内径、层数、纤维体积分数、基体化学收缩比以及固化工艺温度对残余应力的影响较大。     

无焊缝连接金属内衬复合材料压力容器的制备工艺

压力容器是可能引起爆炸等危害性较大事故的特种设备，纤维缠绕复合材料压力容器由于其先漏后爆等特性在石化等领域得到广泛应用，本文基于纤维缠绕工艺特点提出无焊缝连接金属内衬复合材料压力容器结构，通过缠绕工艺解决内衬封头与筒体间连续性问题，发明辅助成型工装实现新型内衬结构缠绕成型问题，新型容器可承受110Mpa爆破设计压力。     

基于临界平面法的复合材料多轴疲劳损伤参量研究

基于临界平面方法，提出一种用于纤维增强复合材料的多轴疲劳损伤参量，研究了复合材料多轴疲劳损伤特征．同时设计出一种缠绕复合材料管状试样，进行了拉扭双轴疲劳实验研究．根据双轴载荷条件下管状试样的应力-应变分析及双轴疲劳实验结果，绘制出了基于临界平面的多轴损伤参量与疲劳寿命关系图，可对不同缠绕角的复合材料疲劳寿命进行预测．结果表明：与传统的应力-寿命预测曲线相比较，新的疲劳损伤参量更适合于复合材料的多轴疲劳研究，计算结果与实验结果吻合较好．     

固化工艺对纤维缠绕炭纤维增强复合材料力学性能的影响

以NOL环试样的拉伸强度作为考察指标,通过对T700/E-51复合材料的固化制度进行正交试验设计,研究了固化工艺对纤维缠绕炭纤维增强复合材料力学性能的影响。对试验结果进行了极差分析和方差分析,结果表明,通过正交试验设计方法研究固化工艺对复合材料性能的影响,可以大大减少试验次数;后固化温度下的保温时间对试件力学性能影响最大;目前采用的固化制度不是最优组合,需要进一步寻求最优组合。     

深冷高压储氢气瓶复合材料层低温力学性能分析与优化

为提高深冷、高压双重极端工况作用下复合材料层的低温力学性能，根据层合板理论构建了深冷高压储氢气瓶复合材料层力学分析模型.通过计算热力耦合作用下多层缠绕结构的各向应力，研究横向弹性模量和纤维缠绕角度对复合材料层低温力学性能的影响.以容积140 L、压力35 MPa的气瓶为研究对象，结果表明，当横向弹性模量由14 GPa降低到5 GPa,复合材料横向应力减小68.37%,降低了基体受力失效风险；在0～50°范围内，复合材料横向应力随着螺旋缠绕角度的增加而减小，螺旋缠绕层可承载环向应力由68.18 MPa提高到424.13 MPa.横向弹性模量的降低和螺旋缠绕角度的增加使得各缠绕层的Tsai-Wu失效准则系数下降，有利于提高复合材料层的低温力学性能，减少碳纤维缠绕层数.     

T-800碳纤维湿法缠绕用环氧树脂基体研究

针对制备高性能碳纤维缠绕复合材料的要求,以TDE-85树脂为主体树脂、AG-80树脂为添加树脂,选用混合芳香胺固化剂,研究了一种适合于T-800碳纤维复合材料缠绕成型的树脂基体。结果表明,该树脂的黏度和适用期可满足湿法缠绕成型工艺要求,其浇铸体具有优异的耐热性能与机械性能,而其制备的T-800碳纤维复合材料界面粘接好,缠绕强力环层间剪切强度达到81MPa、拉伸强度高于2500MPa,适合T-800碳纤维的湿法缠绕成型。     

基于蒙特卡罗模拟的CFRP缠绕压力容器可靠性分析

对具有多维基本随机变量的碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)缠绕压力容器提出一种可靠性分析方法.选取CFRP单向板弹性常数、基本强度、纤维缠绕角和压力容器纵环向层壁厚作为基本设计变量,制备CFRP单向板试件和CFRP缠绕压力容器,并通过大量试验获得各变量的概率统计分布.根据经典层合壳体理论和Tsai-Wu失效准则对CFRP缠绕压力容器进行结构失效演变及应力分析,基于可靠性分析的极限状态方程,完成压力容器失效载荷与失效概率分布以及重要随机变量对失效概率分布影响规律的数值模拟.模拟结果与试验结果基本符合,验证了本文分析方法的准确性.     

玻纤增强柔性管结构敏感性研究与数值分析

针对在海洋油气开采中传统钢管质量大、易腐蚀老化等问题,亟需找到一种质量小、强度高且耐腐蚀的新型柔性管道,选用玻纤增强柔性管开展了研究,基于复合材料层合板理论建立了玻纤增强柔性管的理论模型,采用ABAQUS建立了管道整体的有限元模型,通过相关文献验证了模型的准确性,分析了缠绕角度在拉伸、压缩、弯曲、拉伸-弯曲以及压缩-弯曲5种荷载工况下对管道应力的影响,并着重分析了拉伸工况下增强层缠绕层数对管道应力的影响.结果表明：柔性管增强层是管道主要的承载结构.综合5种工况模拟结果,得到柔性管增强层最佳缠绕角度为（±45°）～（±55°）,增强层缠绕层数在4～16层时,柔性管承载能力有较大提高,超过16层后,承载能力无明显提高.     

纤维缠绕玻璃钢夹砂管道抢修方法

一、概述 纤维缠绕玻璃钢夹砂管为环氧树脂缠绕玻璃纤维且中间含有一定石英砂的一种新型管材,是1998年建设部科技成果重点推广项目（编号：98508）,其结构分为内衬层、结构层和表面层.内衬层是由表面毡增强的内表层和短切毡增强的次内层组成,使管道内表面光滑、防腐、防渗.结构层是由连续纤维缠绕层和树脂沙浆层组成,主要作用是承受荷载、抵抗变形.表面层是由抗老化剂和树脂配制而成,主要作用是保护并防止老化.因此纤维缠绕玻璃钢夹砂管道具有以下特点：     

复合材料桁架结构热变形分析

通过有限无法研究了缠绕角度、铺层层数、单层厚度对复合材料杆件热变形的影响.研究表明,铺层层数和单层厚度对复合材料杆件热变形的影响较小,缠绕角度对复合材料杆件热变形会产生较大影响.本文主要是对复合材料杆件的缠绕角度在不同位置进行改变作了相应探讨,同时还确定使复合材料桁架结构热变形较小的杆件缠绕方案.     

车用压缩天然气全缠绕复合材料气瓶强度试验及数值模拟

对压缩天然气燃料汽车气瓶进行水压试验,考核其承压部件的强度,同时进行爆破试验,以确定其最小爆破压力和爆破部位.考虑了复合材料各向异性以及气瓶封头处纤维缠绕厚度变化的特点,采用有限元分析软件对车用压缩天然气全缠绕铝内衬复合气瓶在预紧压力、0压力、工作压力、水压试验压力和最小爆破压力作用下的应力分布情况对比国外相应标准进行了分析和研究,预测出该气瓶的实际爆破压力.结果证明,有限元分析的结果与实际情况吻合得较好.