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

2、的張力分析和張力設(shè)計(jì)，開展了一系列研究，并借助有限元分析軟件ANSYS對(duì)理論結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，主要包含以下三個(gè)部分:
　　 寬帶環(huán)向纏繞的張力分析與設(shè)計(jì)。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(jì)計(jì)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(shí)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(jì)?；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(jì)算公式，計(jì)算獲得纖維層外層對(duì)內(nèi)層纖維向張力的放松量，采用疊加方法，提出實(shí)現(xiàn)任意分布剩余張力的纏繞張力設(shè)計(jì)方法，并計(jì)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(jì)。根據(jù)最大應(yīng)力強(qiáng)度準(zhǔn)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