增強熱塑性塑料容器的強度分析.pdf

1、增強熱塑性塑料容器因耐腐蝕、抗疲勞、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，在航空航天催化劑儲存、核工業(yè)腐蝕介質(zhì)運輸以及汽車工業(yè)中受到越來越廣泛的關(guān)注。目前對于纏繞容器的研究成果多在金屬內(nèi)襯纏繞容器方面，對塑料內(nèi)襯容器方面鮮有關(guān)注，國內(nèi)缺乏相應的統(tǒng)一設計標準，導致生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量得不到有效保證，一度被國家勒令停產(chǎn)。為研究增強熱塑性塑料容器的相關(guān)特性，為工程生產(chǎn)與應用提供一定的參考，本文利用有限元數(shù)值分析方法對該容器的內(nèi)襯、纏繞工藝和強度進行了分析研究，具體內(nèi)

2、容如下:
　　(1)對高密度聚乙烯材料性能進行試驗研究，得到其相應的材料參數(shù)及曲線，為后續(xù)有限元模擬提供準確的參數(shù)設置及結(jié)果分析參考?；趯嶒灲Y(jié)果，采用ANSYS ACP模塊對增強熱塑性圓筒進行了有限元鋪層設計及軸向壓縮靜力學分析。結(jié)果表明:軸壓性能與纖維和載荷方向夾角呈負相關(guān)，高密度聚乙烯內(nèi)襯對軸壓性能有削弱作用。內(nèi)襯材料在低纏繞角情況下易發(fā)生剪切破壞。而在45°～60°之間時，纏繞圓筒性能得到有效改善。
　　(2)采用有

3、限元屈曲分析的方法對高密度聚乙烯內(nèi)襯進行了穩(wěn)定性分析計算。分別計算其線性臨界屈曲載荷和非線性臨界屈曲載荷，得到了該內(nèi)襯的屈曲形態(tài)及載荷-位移曲線。并以此為基礎，研究了內(nèi)襯厚度、長徑比兩種參數(shù)對線性和非線性屈曲載荷的影響。結(jié)果表明，內(nèi)襯屈曲載荷隨厚度降低而降低，隨長徑比增大而降低。
　　(3)采用有限元方法對纏繞容器的纏繞張力及自緊壓力開展了分析研究?；诘刃Ы禍胤?，利用ANSYS ACP模塊進行鋪層設計及坐標轉(zhuǎn)置定義，分析了全螺旋

4、纏繞容器的纏繞張力、自緊壓力對容器性能的影響。結(jié)果表明:纏繞張力對增強熱塑性容器塑料內(nèi)襯的強度指標無明顯作用。在工作壓力狀態(tài)下，纏繞張力引起內(nèi)襯屈服之前，自緊壓力對內(nèi)襯性能起主導作用。內(nèi)襯Mises應力與容器的纏繞自緊壓力呈負相關(guān)。當纏繞張力已經(jīng)引起內(nèi)襯屈服，則纏繞張力起主導作用，內(nèi)襯Mises應力與其呈正相關(guān)。
　　(4)依據(jù)網(wǎng)格化理論和復合材料失效準則，利用ANSYS ACP模塊對增強熱塑性塑料容器進行了容器纖維螺旋有向單元設