多向纤维缠绕复合材料管径向压缩性能分析

为了更简便地计算出纤维缠绕复合管道在内压作用下各结构层承受的应力,本文主要采用弹性力学及三维弹性材料各向异性理论,对纤维缠绕复合材料管的结构进行力学模型简化,推导出简便适用的计算复合管道的应力公式。将本文得出的公式用ansys软件通过实例进行验证,结果表明本文推导的公式与ansys分析结果符合良好,有一定的实用价值。

本文介绍纤维缠绕复合材料管件的图型形成过程,并研究了影响图型的参数及纤维波动程度的计算。研究表明,缠绕图型主要取决于上一循环和下一循环在芯模周向上相隔的等分角数sp及纤维铺设到紧邻第一次循环铺设的纤维时所完成的循环数nc。nc及缠绕角的变化都会影响到纤维波动程度。

以经典层合板理论为基础,通过matlab语言编程,建立了多向纤维缠绕管的力学分析模型,预测出了轴向压缩强度;并分别对多个试样进行了轴向压缩力学性能测试。结果表明:测试结果与理论预测结果吻合较好;添加轴向增强层(即0°纤维层)试样的轴向力学性能得到了明显改善。

根据复合材料强度准则中应用最广的tsai-wu失效准则,利用ansys有限元分析软件,对纤维缠绕复合材料管道等径三通强度进行分析.分析结果表明,复合材料管道三通在承受内压时,在主管和支管的连接处会产生应力集中,纤维的缠绕方向不同三通的强度因子会各异,缠绕角在50°～60°时复合材料管道三通的强度最好,此结论可以为纤维缠绕复合材料管道三通的设计制造提供一种有效的参考.

随着缠绕角的增大,纤维缠绕管件在拉伸时,应力应变显示出非线性关系。本文针对这一现象,引用hahn和tsai的非线性理论,采用片段线性的近似计算法计算纤维缠绕复合材料管件在轴向拉伸时的应力应变关系,计算结果与实验结果有较好的对应关系。

针对纤维缠绕/金属内衬复合材料气瓶结构复杂、参数多及设计分析困难等问题,提出了一种面向设计的纤维缠绕/金属内衬复合材料气瓶应力分析方法,并通过一个碳纤维缠绕/铝合金内衬柱形复合材料气瓶的应力分析,评估了分析方法的有效性。

综合分析比较了同内外在大型纤维缠绕复合材料壳体研制试验,对其发展趋势及结构-工艺设计等主要问题,以及对涉及纤维,树脂基体,复合裙,壳体内外绝热层的材料,部件,检验和具体工艺问题作了分析和讨论,提出了建议和看法。

本文从理论分析和实验角度,对内压下长丝缠绕(fw)纤维增强复合材料管的刚性和强度进行了研究,内容包括缠绕角为30°、45°、55°、70°的fw管以及缠绕角为55°的fw夹层管的刚度、形变和强度。结果发现,缠绕角为45°和55°的fw管应变和位移的实验结果与理论值相吻合。根据最大应力失效准则,我们对内压下管材失效强度的预测提出了一种理论上的方法,把理论上的结果和实验结果相比较,发现它们之间存在着一定的关系。

多向纤维缠绕机缠绕线型及其控制系统的设计

某复合材料气瓶的缠绕工艺

以跑道形纱线截面形状的假设为基础,从细观几何角度出发,建立了多向纤维缠绕玻璃钢管纤维体积分数的数学模型。由该模型可知,纤维体积分数与纱线宽度、纱线厚度、纤维缠绕循环数、螺旋缠绕角、缠绕初始半径以及纱线间隙有关,而与管长度无关。以4个采用相同原材料、不同缠绕参数缠绕而成的玻璃钢管为样品,分别计算了纤维体积分数的理论值和实际值,结果显示,二者基本符合,证明该模型是可用的,但仍存在一定的差别,最后对引起理论值偏大的原因进行了分析,主要是模型假设的理想化与气泡等的影响。

论-复合材料管道连续编织-缠绕-拉挤工艺研究

复合材料管道连续编织-缠绕-拉挤工艺研究-论文

主要从材料选择、模具设计、线型设计等方面着手,对小角度缠绕矩形复合材料管成型技术进行研究;设计的带挂线模具封头在小角度缠绕下改善了纤维缠绕线型滑线,减少了材料损耗;解决了小角度缠绕矩形复合材料管的缠绕线型稳定问题。实践结果表明:小角度缠绕矩形复合材料管方法可行。

采用耦合的有限元-无网格galerkin数值算法,计算了碳纤维增强型复合材料缠绕修复的压力管道横向贯穿裂纹以及横向椭圆型表面裂纹前沿应力强度因子,据此分析了碳纤维增强型复合材料套袖长度对压力管道裂纹应力强度因子的影响。结果表明,本文所提算法能有效计算三维问题应力强度因子;含裂纹压力管道采用碳纤维增强型复合材料缠绕修复后,裂纹前沿的应力强度因子显著降低;修复套袖越长,修复效果越显著,但套袖长度超过一定范围后,应力强度因子的降低趋于缓慢,对修复效能的进一步提高贡献甚微。

建立了缠绕垫片成型钢带受轴向压缩时的力学模型,对几种成型钢带的压缩变形进行了理论计算,并进行了分析讨论。

提出了一种等效降温法,将缠绕张力产生的预应力等效模拟为复合材料层降温产生的预应力,通过理论推导得到了缠绕预应力与复合材料层降温量之间的计算公式,基于等效降温法并利用通用有限元软件研究了缠绕张力对环缠绕复合材料气瓶应力的影响。结果表明:随着缠绕预应力的增大,环缠绕复合材料气瓶内胆工作应力减小、复合材料层工作应力增大;缠绕张力预应力较大时会抵消自紧工艺效果,气瓶工作应力和纤维应力比主要受缠绕张力影响,在进行有限元应力分析和纤维应力比计算时应考虑缠绕张力作用。

提出一种提高复合材料身管散热性能的方法,拟在缠绕身管的复合材料表面镀镍后再进行缠绕,以提高复合材料身管散热性能。应用ansys有限元分析软件模拟了镀镍缠绕式复合材料身管和普通复合材料身管的径向传热过程。分析发现镀镍缠绕式复合材料身管内部热量主要经镀镍层传至身管表面进行散热,在相同射击和冷却条件下镀镍缠绕式复合材料身管内层温度更低。相比普通复合材料身管,镀镍层开辟了新的热量传递途径,提高了复合材料身管的散热性能。

1气瓶的基本结构目前车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶有两种结构,其中常用的一种如图1所示。气瓶由三部分组成:内胆;复合材料增强层;外保护层。图1内胆缠绕气瓶内胆的选取非常重要,由于直接与介质相接触,首要条件就是介质对内胆不会产生腐蚀,同时还要满足其它一些要求如:便于加工、耐高温、耐高压、要

基于网格理论,可根据工艺参数预估壳体的理论水爆压强。通过对复合壳体点火试验后解剖测绘,同时结合先前水爆试验结果,反算得出缠绕纤维的实际发挥强度,从而对纤维的强度发挥系数进行修正,为后续类似复合壳体纤维缠绕提供一定的指导作用。

基于网格理论,可根据工艺参数预估壳体的理论水爆压强。通过对复合壳体点火试验后解剖测绘,同时结合先前水爆试验结果,反算得出缠绕纤维的实际发挥强度,从而对纤维的强度发挥系数进行修正,为后续类似复合壳体纤维缠绕提供一定的指导作用。

本文介绍了数控缠绕机发展状况和应用,阐述了多坐标纤维复合材料数控缠绕机的原理,并分别就缠绕机的机械系统、主控制系统和在线监控系统和缠绕工艺软件等进行了深入研究。