宇航COPV纏繞復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

《復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》作為復(fù)合材料與工程專業(yè)的一門核心專業(yè)課程,對(duì)培養(yǎng)高水平應(yīng)用型本科人才具有重要作用。本文針對(duì)課程教學(xué)普遍存在的問題,通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容、課堂教學(xué)形式、實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面的教學(xué)改革與實(shí)踐,結(jié)合實(shí)際教學(xué)效果,探討了本門課程教學(xué)過程中如何調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及提高整體教學(xué)效率的可行措施。

在飛機(jī)復(fù)合材料零件設(shè)計(jì)中,基于cad系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)合材料,存在制造變形問題與復(fù)雜曲面的鋪層展開形狀難以確定的問題,通過基于catia的大曲面復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),鋪層設(shè)計(jì)的同時(shí)就考慮鋪層在復(fù)雜曲面上的展開形狀,從而避免了復(fù)合材料存在潛在的制造變形和材料浪費(fèi)問題。

某復(fù)合材料氣瓶的纏繞工藝

采用三維各向異性彈性理論分析內(nèi)壓和軸向組合載荷下復(fù)合材料纏繞管道各纏繞層中的應(yīng)力,模型考慮管壁厚度引起的拉剪耦合效應(yīng)。引入hashin破壞準(zhǔn)則研究復(fù)合材料纏繞管道的強(qiáng)度與鋪層角度的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)纏繞角度相同時(shí)內(nèi)壓引起的應(yīng)力由里向外逐層增加,因此管道失效實(shí)際上由外層的應(yīng)力控制。建議相鄰層纏繞角度的遞增量,以使各層應(yīng)力狀態(tài)更接近一致。

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(yàn),對(duì)其發(fā)展趨勢及結(jié)構(gòu)-工藝設(shè)計(jì)等主要問題,以及對(duì)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(yàn)和具體工藝問題作了分析和討論,提出了建議和看法。

本文介紹了數(shù)控纏繞機(jī)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(jī)的原理,并分別就纏繞機(jī)的機(jī)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(jìn)行了深入研究。

為了設(shè)計(jì)和制造出重量輕、工藝簡單且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電動(dòng)通用飛機(jī),提出了一種新型的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證方法.對(duì)飛機(jī)的載荷傳遞進(jìn)行了理論分析,采用catia對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模,并使用patran/nastran進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算,根據(jù)計(jì)算結(jié)果,優(yōu)化了復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì),采用二維圖紙的形式快速完成發(fā)圖.對(duì)所采用復(fù)合材料的組件和整機(jī)進(jìn)行了一系列的力學(xué)試驗(yàn)驗(yàn)證,形成了一套適合輕型飛機(jī)的結(jié)構(gòu)快速試驗(yàn)驗(yàn)證方法.根據(jù)不同類型零部件的特點(diǎn)采用不同的制造工藝,使生產(chǎn)成本和周期得到有效控制.設(shè)計(jì)結(jié)果、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性和工藝質(zhì)量的可靠性已經(jīng)在銳翔rx1e電動(dòng)雙座飛機(jī)上得到了證實(shí),該飛機(jī)的各項(xiàng)性能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求.

提出一種新型纖維復(fù)合材料彎管纏繞機(jī)的設(shè)計(jì),詳細(xì)介紹了纏繞機(jī)的結(jié)構(gòu)、組成和實(shí)現(xiàn)方式,并對(duì)控制系統(tǒng)中纏繞路徑的設(shè)計(jì)和計(jì)算等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入探討。彎管模往復(fù)擺動(dòng),供料系統(tǒng)的吐絲頭繞管模旋轉(zhuǎn),形成纏繞運(yùn)動(dòng),基本實(shí)現(xiàn)了測地環(huán)形纏繞和管壁厚度均勻。此型復(fù)合材料彎管纏繞機(jī)既實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)纏繞成型,又可以保證制品的質(zhì)量,解決了復(fù)合材料彎管纏繞過程的關(guān)鍵技術(shù)難題。

提出一種新型纖維復(fù)合材料彎管纏繞機(jī)的設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了纏繞機(jī)的結(jié)構(gòu)、組成和實(shí)現(xiàn)方式，并對(duì)控制系統(tǒng)中纏繞路徑的設(shè)計(jì)和計(jì)算等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入探討。彎管模往復(fù)擺動(dòng)，供料系統(tǒng)的吐絲頭繞管模旋轉(zhuǎn)，形成纏繞運(yùn)動(dòng)，基本實(shí)現(xiàn)了測地環(huán)形纏繞和管壁厚度均勻。此型復(fù)合材料彎管纏繞機(jī)既實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)纏繞成型，又可以保證制品的質(zhì)量，解決了復(fù)合材料彎管纏繞過程的關(guān)鍵技術(shù)難題。

根據(jù)航天器用復(fù)合材料氣瓶高可靠性特點(diǎn),對(duì)復(fù)合材料氣瓶的可靠性進(jìn)行了分析,氣瓶的失效模式主要為泄漏和爆破,影響因素分別為疲勞壽命和承壓能力,其中疲勞壽命主要受內(nèi)襯影響,而承壓能力主要由復(fù)合層性能決定。最后對(duì)氣瓶的可靠性試驗(yàn)進(jìn)行了描述,舉例說明了氣瓶的可靠度試驗(yàn)驗(yàn)證方法。

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考資料 復(fù)合材料與工程 考試形式 筆試閉卷 考試時(shí)間和地點(diǎn) 時(shí)間：2015年6月25日14:00--15:40 地點(diǎn)：材料學(xué)院a107 題型與分?jǐn)?shù)分布 一．名詞解釋 二．填空題 三．簡答題 四．計(jì)算題 1 一、緒論 1.復(fù)合材料：由兩種或兩種以上具有不同的化學(xué)或物理性質(zhì)的組分材料組成的一種與組分材 料性質(zhì)不同的新材料，且各組分材料之間具有明顯的界面。 一相為連續(xù)相，稱為基體；起連接增強(qiáng)體、傳遞載荷、分散載荷的作用。 一相為分散相，稱為增強(qiáng)體（增強(qiáng)相）或功能體。是以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個(gè)連續(xù)相中的， 兩相之間存在著相界面。（分散相可以是增強(qiáng)纖維，也可以是顆粒狀或彌散的填料） 主要起承受載荷的作用，賦予復(fù)合材料以一定的物理、化學(xué)功能。 2.復(fù)合材料分類： a按基體材料分：樹脂基的復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、無機(jī)非金屬復(fù)合材料 b按分散相形態(tài)分：連續(xù)纖維增強(qiáng)

由于復(fù)合材料的制造水平和一個(gè)國家的航空航天、汽車等對(duì)重量敏感的先進(jìn)應(yīng)用領(lǐng)域有著最為直接的關(guān)系，需要引起我國的重視。由于復(fù)合材料所表現(xiàn)出來的獨(dú)特性，不能照搬傳統(tǒng)的金屬材料加工方法?；诖?，本文對(duì)相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行了探討，希望可以為相關(guān)的理論和實(shí)踐提供借鑒。

復(fù)合材料層合板下陷是飛機(jī)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛的典型結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。以下陷長深比、相同方向下陷區(qū)間距、兩個(gè)不同方向下陷區(qū)間距為下陷區(qū)設(shè)計(jì)變量,建立參數(shù)化有限元模型；通過下陷應(yīng)力應(yīng)變分布、初始失效和最終承載能力分析,確定各設(shè)計(jì)變量對(duì)下陷區(qū)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響,并進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。分析結(jié)果表明:下陷區(qū)結(jié)構(gòu)最先發(fā)生損傷的部位為下陷區(qū)轉(zhuǎn)折處；合理的下陷參數(shù)設(shè)計(jì)變量取值為長深比b/a≥20、主受力方向上兩個(gè)下陷區(qū)間距a/h≥12、不同方向上兩個(gè)下陷區(qū)間距c/a_(min)≥1.5。

由于復(fù)合材料的制造水平和一個(gè)國家的航空航天、汽車等對(duì)重量敏感的先進(jìn)應(yīng)用領(lǐng)域有著最為直接的關(guān)系，需要引起我國的重視。由于復(fù)合材料所表現(xiàn)出來的獨(dú)特性，不能照搬傳統(tǒng)的金屬材料加工方法。基于此，本文對(duì)相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行了探討，希望可以為相關(guān)的理論和實(shí)踐提供借鑒。

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(jì)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(duì)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(shí)會(huì)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(jìn)行有限元應(yīng)力分析和纖維應(yīng)力比計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮纏繞張力作用。

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(dòng)程度的計(jì)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(shí)所完成的循環(huán)數(shù)nc。nc及纏繞角的變化都會(huì)影響到纖維波動(dòng)程度。

從葉片成本出發(fā),對(duì)風(fēng)電葉片的材料設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了剖析,結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了\"材料/結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-成本模型\"影響研究;分析出對(duì)風(fēng)電葉片成本影響的關(guān)鍵材料/結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素,用以對(duì)風(fēng)電葉片的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)與參考。材料組分和結(jié)構(gòu)部件的角度建立的成本模型顯示,對(duì)材料成本影響最大的因素為主梁部件單向玻纖材料和蒙皮夾心結(jié)構(gòu)部件夾心材料,通過合理選材與優(yōu)化,可以對(duì)兆瓦級(jí)40~50m葉片降低材料成本超過8%。

主要采用彈性力學(xué)及三維彈性材料各向異性理論,時(shí)纖維纏繞復(fù)合材料管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)模型簡化,推導(dǎo)出簡便適用的計(jì)算復(fù)合管道的應(yīng)力公式。將得出的公式用ansys軟件通過實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)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(shí)用價(jià)值。

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(qiáng)層;外保護(hù)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(duì)內(nèi)膽不會(huì)產(chǎn)生腐蝕,同時(shí)還要滿足其它一些要求如:便于加工、耐高溫、耐高壓、要

為克服輸配電線路中采用鋼結(jié)構(gòu)桿塔及鋼筋混凝土桿成本很高的缺點(diǎn),基于嵌入式trio運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)了一種錐形復(fù)合材料電線桿纏繞控制系統(tǒng)。以錐形柱體為模型進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,得出線型的纏繞特點(diǎn),通過理論推導(dǎo)得出各個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡。采用電子凸輪的位置跟蹤模式實(shí)現(xiàn)小車電機(jī)、伸臂電機(jī)、絲嘴電機(jī)跟蹤主軸的同步運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)整體線型的精確平滑纏繞。實(shí)踐應(yīng)用表明,該纏繞機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好,能夠?qū)崿F(xiàn)錐形體線型的精確纏繞。

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(jì)、線型設(shè)計(jì)等方面著手,對(duì)小角度纏繞矩形復(fù)合材料管成型技術(shù)進(jìn)行研究;設(shè)計(jì)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(shí)踐結(jié)果表明:小角度纏繞矩形復(fù)合材料管方法可行。