纖維螺旋纏繞厚壁筒的張力分析與設(shè)計(jì).pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕等諸多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、機(jī)械制造、化工、紡織、醫(yī)學(xué)、建筑材料和體育用品等領(lǐng)域。纖維增強(qiáng)壓力容器是復(fù)合材料的典型應(yīng)用實(shí)例。較傳統(tǒng)的金屬材料壓力容器，纖維增強(qiáng)復(fù)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(xué)和計(jì)算機(jī)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(guó)內(nèi)外學(xué)者和專家圍繞如何提高復(fù)合材料容器的強(qiáng)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(jì)開展理論研究，并借助有限元分析軟件ANSYS對(duì)理論結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
　　建立新的環(huán)向纏繞張力設(shè)計(jì)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(duì)內(nèi)層張力的放松量，建立實(shí)現(xiàn)任意剩余張力的環(huán)向纏繞張力設(shè)計(jì)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(jì)算策略模擬纏繞過程，由給定纏繞張力計(jì)算剩余張力。本文離散分析方法更符合實(shí)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(jì)。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(jì)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(xué)厚壁筒理論，考慮外層纖維張力對(duì)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(yīng)力場(chǎng)。根據(jù)纖維層-纖維向的應(yīng)變轉(zhuǎn)換獲得纖維向應(yīng)變和纖維縱向應(yīng)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(qiáng)度設(shè)計(jì)研究。以實(shí)際模型為例，首先分析芯模的自