纖維螺旋纏繞厚壁筒的張力分析與設(shè)計.pdf

1、纖維增強復合材料具有質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕等諸多優(yōu)點，已廣泛應用于航空航天、汽車工業(yè)、機械制造、化工、紡織、醫(yī)學、建筑材料和體育用品等領(lǐng)域。纖維增強壓力容器是復合材料的典型應用實例。較傳統(tǒng)的金屬材料壓力容器，纖維增強復合材料壓力容器具有更高的承載能力和更輕的質(zhì)量。隨著材料科學和計算機技術(shù)的發(fā)展，纖維纏繞設(shè)備及其控制技術(shù)日益成熟。國內(nèi)外學者和專家圍繞如何提高復合材料容器的強度展開許多研究。
　　本文圍繞纖維纏繞厚壁筒的張力分析和張力

2、設(shè)計開展理論研究，并借助有限元分析軟件ANSYS對理論結(jié)果進行驗證。
　　建立新的環(huán)向纏繞張力設(shè)計模型及其纏繞張力分析的數(shù)值模擬方法?；陔x散疊加方法給出環(huán)向剩余張力對內(nèi)層張力的放松量，建立實現(xiàn)任意剩余張力的環(huán)向纏繞張力設(shè)計方法。通過有限元模型結(jié)合溫度參數(shù)法采用逐層位移耦合的計算策略模擬纏繞過程，由給定纏繞張力計算剩余張力。本文離散分析方法更符合實際工藝過程，且適用于芯模和纏繞層不同材料的張力設(shè)計。該數(shù)值模擬方法也可用于多種材料的

3、厚壁纏繞結(jié)構(gòu)的端部以及筒身部分帶纏繞角的螺旋纏繞張力分析。
　　纖維螺旋纏繞厚壁筒的張力分析與設(shè)計研究。依據(jù)纏繞纖維的正交各向異性本構(gòu)關(guān)系和彈性力學厚壁筒理論，考慮外層纖維張力對內(nèi)層纖維張力的放松量，求解外壓作用下芯模和纖維層應力場。根據(jù)纖維層-纖維向的應變轉(zhuǎn)換獲得纖維向應變和纖維縱向應力，采用疊加方法獲得螺旋纏繞后均勻剩余張力的纖維纏繞張力。
　　在內(nèi)壓作用下纖維纏繞厚壁筒的等強度設(shè)計研究。以實際模型為例，首先分析芯模的自