混雜纖維纏繞復(fù)合材料殼體設(shè)計.pdf

1、纖維纏繞制品以其比強度高、可靠性高、生產(chǎn)率高和材料成本低等優(yōu)異性能，在航天航空及民用工業(yè)中有重要和廣泛的應(yīng)用。然而其設(shè)計和制作卻相當困難，不僅和原材料、結(jié)構(gòu)、載荷、工作狀態(tài)有關(guān)，還受工藝參數(shù)的影響。本研究針對纏繞殼體的設(shè)計，提出同時滿足力學(xué)特性和纏繞工藝性的設(shè)計方法和工藝實施辦法，以符合實際工程需要。
　　 按層內(nèi)混雜、層間混雜及夾芯混雜方式制備了玻璃纖維/高強聚乙烯纖維(GF/UHMWPEF)增強乙烯基樹脂混雜NOL環(huán)復(fù)合材料

2、，對其拉仲、剪切力學(xué)性能進行了分析比較，結(jié)果表明：夾芯混雜得力學(xué)性能最好，層間混雜與層內(nèi)混雜NOL復(fù)合材料的拉伸強度接近，明顯低于夾芯混雜方式；夾芯混雜復(fù)合材料剪切強度值略高于層間混雜，明顯大于層內(nèi)混雜。夾芯混雜復(fù)合材料有混雜正效應(yīng)，隨UHMWPEF相對含量的增加，拉伸強度先降低后增大，在相對體積分數(shù)為54％時，拉伸強度有最小值與等應(yīng)變理論計算臨界值基本吻合，破壞模式不同。
　　 借助ANSYS有限元分析軟件，對復(fù)合材料聯(lián)軸器進

3、行結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)采用45o布置纖維能達到載荷條件。根據(jù)分析結(jié)果，采用45o纏繞角纏繞制作復(fù)合材料聯(lián)軸器中間軸殼體。
　　 根據(jù)高壓氣瓶的設(shè)計要求和幾何尺寸，選用UHMWPE，對其進行強度設(shè)計和線型設(shè)計。依據(jù)網(wǎng)格理論獲得了氣瓶的螺旋纖維和環(huán)向纖維厚度等參數(shù)，且對纏繞層數(shù)進行詳細的理論計算；調(diào)整纏繞角、極孔參數(shù)，確定纏繞線型。線型試驗結(jié)果表明：UHMWPEF在芯模表面既不重疊又不離縫：位置穩(wěn)定，不打滑。對UHMWPEF纏繞復(fù)合材料氣