高壓玻璃鋼管道熱芯纏繞數(shù)值模擬及過程監(jiān)測研究.pdf

1、纖維纏繞熱固型高壓玻璃鋼管道具有強度大、比剛度高、容易成型和可設計等優(yōu)點，使其在航空航天、軍事、民用工程、能源輸送和壓力容器等領域應用廣泛，產生了巨大的經濟和社會效益。在纏繞過程中合理的控制芯模溫度，使樹脂的黏度保持在一定的范圍之內，能夠使樹脂更好的侵潤纖維，提高管道的含膠量，增加管道的密實程度，改善管道的性能。因而在熱纏繞中采用合理科學的芯模加熱歷程將對產品的質量產生重要影響，本課題將針對熱纏繞高壓玻璃鋼管道生產線系統(tǒng)，對管道在熱纏繞

2、和固化過程中的溫度場和固化度場分布變化進行數(shù)值模擬，并根據(jù)模擬結果對管道的生產工藝進行優(yōu)化。
　　 本文首先分析研究了熱芯纏繞控制系統(tǒng)的工作原理，通過對在纏繞和固化過程中的材料內部熱-化學動力學歷程進行分析，建立了熱傳導和固化動力學模型，為數(shù)值模擬過程提供理論依據(jù);其次，根據(jù)熱纏繞控制系統(tǒng)構建了的數(shù)值模擬有限元模型，使用ANSYS分析軟件，采用APDL參數(shù)化設計語言編寫數(shù)值模擬程序，為了驗證數(shù)值模擬所建立的數(shù)學模型，設計了基于光

3、纖布拉格傳感器的復合材料內部溫度應力監(jiān)測系統(tǒng)，在數(shù)值模擬可靠性得到驗證之后分析了采用傳統(tǒng)恒溫加熱的熱芯纏繞工藝的管道溫度變化歷程和放熱強度;最后，根據(jù)數(shù)值模擬結果優(yōu)化了原有的固化制度，并基于優(yōu)化的加溫歷程對殼體從纏繞到固化完全的全程進行了數(shù)值模擬，分析了溫度、固化度和樹脂固化反應放熱強度的分布及其變化規(guī)律。
　　 本課題通過對熱纏繞高壓玻璃鋼管道生產過程的理論研究、模型建立、數(shù)值模擬程序編寫和模型驗證與分析，實現(xiàn)了對生產過程中的