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1、具有金屬內(nèi)襯的纖維纏繞壓力容器具有質(zhì)量輕、強度高、性能比非常優(yōu)越等優(yōu)點已被廣泛應(yīng)用于航天航空等前沿軍事領(lǐng)域和能源化工等民用領(lǐng)域。因而對纖維纏繞壓力容器的研究和優(yōu)化具有非常重要的理論意義和實用價值。
不同于鋼氣瓶等各向同性結(jié)構(gòu)容器,纖維纏繞壓力容器由于各向異性和特殊的成型技術(shù),其結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜尤其是在封頭部分,沿著子午線纖維纏繞角和厚度均在發(fā)生變化,已經(jīng)存在的理論和方法無法對纖維纏繞壓力容器的進行精確的分析。本文以纖維的纏繞原理和
2、受力情況以及曲面微分幾何為基礎(chǔ),推導(dǎo)纖維纏繞角的微分方程,并通過近似逼近和插值方法得到纖維纏繞角和纖維層厚度的預(yù)測公式。在ANSYS有限元軟件中進行實物仿真計算和強度校核,通過計算確定危險區(qū)域位于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的封頭區(qū)域。利用MATLAB和ANSYS聯(lián)合仿真優(yōu)化技術(shù),采用PSO優(yōu)化技術(shù),以超橢圓函數(shù)作為形狀優(yōu)化的基函數(shù),在考慮纖維纏繞型復(fù)合材料壓力容器的幾何約束、纖維纏繞方式、失效準(zhǔn)則和最大形狀因子等因素,在內(nèi)壓載荷作用下優(yōu)化封頭的形狀,并分
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