纖維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(yīng)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。纖維增強容器是復合材料的典型應(yīng)用實例。纖維增強容器較傳統(tǒng)的金屬材料容器有更高的耐內(nèi)壓強度和更輕的質(zhì)量，應(yīng)用在車載氣瓶、運輸管道等行業(yè)。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。許多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。
　　 本文圍繞環(huán)向纏繞厚壁筒纖維

2、的張力分析和張力設(shè)計，開展了一系列研究，并借助有限元分析軟件ANSYS對理論結(jié)果進行驗證，主要包含以下三個部分:
　　 寬帶環(huán)向纏繞的張力分析與設(shè)計。提出考慮芯模變形的各向同性材料芯模上纏繞各向同性材料纏繞層的張力分析和張力設(shè)計計算模型，并建立柔性芯模上纏繞層的纏繞張力與剩余張力的微分關(guān)系。根據(jù)該微分方程，分別給出等張力纏繞、線性錐度纏繞和等力矩纏繞等纏繞張力條件下的剩余張力分布解析公式，以及實現(xiàn)均勻剩余張力的纏繞張力的解析公式

3、。
　　 纖維環(huán)向纏繞厚壁筒的張力設(shè)計?；诶w維纏繞厚壁筒在外壓作用下的纖維向的三維應(yīng)力計算公式，計算獲得纖維層外層對內(nèi)層纖維向張力的放松量，采用疊加方法，提出實現(xiàn)任意分布剩余張力的纏繞張力設(shè)計方法，并計算了纏繞后均勻剩余張力的纖維纏繞張力。
　　 在內(nèi)壓作用下纖維環(huán)向纏繞厚壁筒的均勻纖維張力的張力設(shè)計。根據(jù)最大應(yīng)力強度準則和圓柱殼屈曲理論，得到保證圓柱形芯模不失穩(wěn)的徑向外壓極限;考慮芯模的屈服極限，基于各向同性本構(gòu)關(guān)系