多向纖維纏繞復(fù)合材料管徑向壓縮性能分析

為了更簡便地計算出纖維纏繞復(fù)合管道在內(nèi)壓作用下各結(jié)構(gòu)層承受的應(yīng)力,本文主要采用彈性力學(xué)及三維彈性材料各向異性理論,對纖維纏繞復(fù)合材料管的結(jié)構(gòu)進行力學(xué)模型簡化,推導(dǎo)出簡便適用的計算復(fù)合管道的應(yīng)力公式。將本文得出的公式用ansys軟件通過實例進行驗證,結(jié)果表明本文推導(dǎo)的公式與ansys分析結(jié)果符合良好,有一定的實用價值。

本文介紹纖維纏繞復(fù)合材料管件的圖型形成過程,并研究了影響圖型的參數(shù)及纖維波動程度的計算。研究表明,纏繞圖型主要取決于上一循環(huán)和下一循環(huán)在芯模周向上相隔的等分角數(shù)sp及纖維鋪設(shè)到緊鄰第一次循環(huán)鋪設(shè)的纖維時所完成的循環(huán)數(shù)nc。nc及纏繞角的變化都會影響到纖維波動程度。

以經(jīng)典層合板理論為基礎(chǔ),通過matlab語言編程,建立了多向纖維纏繞管的力學(xué)分析模型,預(yù)測出了軸向壓縮強度;并分別對多個試樣進行了軸向壓縮力學(xué)性能測試。結(jié)果表明:測試結(jié)果與理論預(yù)測結(jié)果吻合較好;添加軸向增強層(即0°纖維層)試樣的軸向力學(xué)性能得到了明顯改善。

根據(jù)復(fù)合材料強度準(zhǔn)則中應(yīng)用最廣的tsai-wu失效準(zhǔn)則,利用ansys有限元分析軟件,對纖維纏繞復(fù)合材料管道等徑三通強度進行分析.分析結(jié)果表明,復(fù)合材料管道三通在承受內(nèi)壓時,在主管和支管的連接處會產(chǎn)生應(yīng)力集中,纖維的纏繞方向不同三通的強度因子會各異,纏繞角在50°～60°時復(fù)合材料管道三通的強度最好,此結(jié)論可以為纖維纏繞復(fù)合材料管道三通的設(shè)計制造提供一種有效的參考.

隨著纏繞角的增大,纖維纏繞管件在拉伸時,應(yīng)力應(yīng)變顯示出非線性關(guān)系。本文針對這一現(xiàn)象,引用hahn和tsai的非線性理論,采用片段線性的近似計算法計算纖維纏繞復(fù)合材料管件在軸向拉伸時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,計算結(jié)果與實驗結(jié)果有較好的對應(yīng)關(guān)系。

針對纖維纏繞/金屬內(nèi)襯復(fù)合材料氣瓶結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)多及設(shè)計分析困難等問題,提出了一種面向設(shè)計的纖維纏繞/金屬內(nèi)襯復(fù)合材料氣瓶應(yīng)力分析方法,并通過一個碳纖維纏繞/鋁合金內(nèi)襯柱形復(fù)合材料氣瓶的應(yīng)力分析,評估了分析方法的有效性。

綜合分析比較了同內(nèi)外在大型纖維纏繞復(fù)合材料殼體研制試驗,對其發(fā)展趨勢及結(jié)構(gòu)-工藝設(shè)計等主要問題,以及對涉及纖維,樹脂基體,復(fù)合裙,殼體內(nèi)外絕熱層的材料,部件,檢驗和具體工藝問題作了分析和討論,提出了建議和看法。

本文從理論分析和實驗角度,對內(nèi)壓下長絲纏繞(fw)纖維增強復(fù)合材料管的剛性和強度進行了研究,內(nèi)容包括纏繞角為30°、45°、55°、70°的fw管以及纏繞角為55°的fw夾層管的剛度、形變和強度。結(jié)果發(fā)現(xiàn),纏繞角為45°和55°的fw管應(yīng)變和位移的實驗結(jié)果與理論值相吻合。根據(jù)最大應(yīng)力失效準(zhǔn)則,我們對內(nèi)壓下管材失效強度的預(yù)測提出了一種理論上的方法,把理論上的結(jié)果和實驗結(jié)果相比較,發(fā)現(xiàn)它們之間存在著一定的關(guān)系。

多向纖維纏繞機纏繞線型及其控制系統(tǒng)的設(shè)計

某復(fù)合材料氣瓶的纏繞工藝

以跑道形紗線截面形狀的假設(shè)為基礎(chǔ),從細(xì)觀幾何角度出發(fā),建立了多向纖維纏繞玻璃鋼管纖維體積分?jǐn)?shù)的數(shù)學(xué)模型。由該模型可知,纖維體積分?jǐn)?shù)與紗線寬度、紗線厚度、纖維纏繞循環(huán)數(shù)、螺旋纏繞角、纏繞初始半徑以及紗線間隙有關(guān),而與管長度無關(guān)。以4個采用相同原材料、不同纏繞參數(shù)纏繞而成的玻璃鋼管為樣品,分別計算了纖維體積分?jǐn)?shù)的理論值和實際值,結(jié)果顯示,二者基本符合,證明該模型是可用的,但仍存在一定的差別,最后對引起理論值偏大的原因進行了分析,主要是模型假設(shè)的理想化與氣泡等的影響。

論-復(fù)合材料管道連續(xù)編織-纏繞-拉擠工藝研究

復(fù)合材料管道連續(xù)編織-纏繞-拉擠工藝研究-論文

主要從材料選擇、模具設(shè)計、線型設(shè)計等方面著手,對小角度纏繞矩形復(fù)合材料管成型技術(shù)進行研究;設(shè)計的帶掛線模具封頭在小角度纏繞下改善了纖維纏繞線型滑線,減少了材料損耗;解決了小角度纏繞矩形復(fù)合材料管的纏繞線型穩(wěn)定問題。實踐結(jié)果表明:小角度纏繞矩形復(fù)合材料管方法可行。

采用耦合的有限元-無網(wǎng)格galerkin數(shù)值算法,計算了碳纖維增強型復(fù)合材料纏繞修復(fù)的壓力管道橫向貫穿裂紋以及橫向橢圓型表面裂紋前沿應(yīng)力強度因子,據(jù)此分析了碳纖維增強型復(fù)合材料套袖長度對壓力管道裂紋應(yīng)力強度因子的影響。結(jié)果表明,本文所提算法能有效計算三維問題應(yīng)力強度因子;含裂紋壓力管道采用碳纖維增強型復(fù)合材料纏繞修復(fù)后,裂紋前沿的應(yīng)力強度因子顯著降低;修復(fù)套袖越長,修復(fù)效果越顯著,但套袖長度超過一定范圍后,應(yīng)力強度因子的降低趨于緩慢,對修復(fù)效能的進一步提高貢獻(xiàn)甚微。

建立了纏繞墊片成型鋼帶受軸向壓縮時的力學(xué)模型,對幾種成型鋼帶的壓縮變形進行了理論計算,并進行了分析討論。

提出了一種等效降溫法,將纏繞張力產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力等效模擬為復(fù)合材料層降溫產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力,通過理論推導(dǎo)得到了纏繞預(yù)應(yīng)力與復(fù)合材料層降溫量之間的計算公式,基于等效降溫法并利用通用有限元軟件研究了纏繞張力對環(huán)纏繞復(fù)合材料氣瓶應(yīng)力的影響。結(jié)果表明:隨著纏繞預(yù)應(yīng)力的增大,環(huán)纏繞復(fù)合材料氣瓶內(nèi)膽工作應(yīng)力減小、復(fù)合材料層工作應(yīng)力增大;纏繞張力預(yù)應(yīng)力較大時會抵消自緊工藝效果,氣瓶工作應(yīng)力和纖維應(yīng)力比主要受纏繞張力影響,在進行有限元應(yīng)力分析和纖維應(yīng)力比計算時應(yīng)考慮纏繞張力作用。

提出一種提高復(fù)合材料身管散熱性能的方法,擬在纏繞身管的復(fù)合材料表面鍍鎳后再進行纏繞,以提高復(fù)合材料身管散熱性能。應(yīng)用ansys有限元分析軟件模擬了鍍鎳?yán)p繞式復(fù)合材料身管和普通復(fù)合材料身管的徑向傳熱過程。分析發(fā)現(xiàn)鍍鎳?yán)p繞式復(fù)合材料身管內(nèi)部熱量主要經(jīng)鍍鎳層傳至身管表面進行散熱,在相同射擊和冷卻條件下鍍鎳?yán)p繞式復(fù)合材料身管內(nèi)層溫度更低。相比普通復(fù)合材料身管,鍍鎳層開辟了新的熱量傳遞途徑,提高了復(fù)合材料身管的散熱性能。

1氣瓶的基本結(jié)構(gòu)目前車用壓縮天然氣鋼質(zhì)內(nèi)膽環(huán)向纏繞氣瓶有兩種結(jié)構(gòu),其中常用的一種如圖1所示。氣瓶由三部分組成:內(nèi)膽;復(fù)合材料增強層;外保護層。圖1內(nèi)膽纏繞氣瓶內(nèi)膽的選取非常重要,由于直接與介質(zhì)相接觸,首要條件就是介質(zhì)對內(nèi)膽不會產(chǎn)生腐蝕,同時還要滿足其它一些要求如:便于加工、耐高溫、耐高壓、要

基于網(wǎng)格理論,可根據(jù)工藝參數(shù)預(yù)估殼體的理論水爆壓強。通過對復(fù)合殼體點火試驗后解剖測繪,同時結(jié)合先前水爆試驗結(jié)果,反算得出纏繞纖維的實際發(fā)揮強度,從而對纖維的強度發(fā)揮系數(shù)進行修正,為后續(xù)類似復(fù)合殼體纖維纏繞提供一定的指導(dǎo)作用。

本文利用ansys有限元軟件建立了帶有和不帶有端部加強層的復(fù)合材料螺旋纏繞圓筒殼有限元模型,分析了在一定的壓縮載荷和不同纏繞角度下這兩種圓筒殼的軸壓模量,研究了帶有端部加強層圓筒殼的徑向位移和層間剪應(yīng)力分布規(guī)律并預(yù)測了其破壞形式。

本文介紹了數(shù)控纏繞機發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用,闡述了多坐標(biāo)纖維復(fù)合材料數(shù)控纏繞機的原理,并分別就纏繞機的機械系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)和在線監(jiān)控系統(tǒng)和纏繞工藝軟件等進行了深入研究。