秦勇
,
王硕桂
,
夏源明
,
毛天祥
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2005.04.020
分别基于平面应力型全弹性模型和三维数值模型建立了计算复合材料飞轮破坏转速的二维和三维算法.这两个算法均采用了正交各向异性材料的最大拉应力(材料主方向)准则,其中三维算法还采用了两种强度判据,即基于轴向大部分区域每层应力的平均值判据和轴向边界区域每层应力的最大值判据.对张紧力缠绕的3个实验复合材料飞轮成功实施了高速旋转破坏实验,破坏均发生在径向强度最弱的飞轮与金属芯轴的界面处.实验结果表明,飞轮的实际破坏转速与理论破坏转速十分接近,证实本文中建立的二维和三维算法是可靠的;二维算法得到的理论破坏转速偏高,而飞轮的实际破坏转速落在三维算法分别按最大值判据和平均值判据得到的两个理论破坏转速之间,说明三维算法的精度更高.
关键词:
复合材料飞轮
,
全弹性模型
,
三维数值模型
,
破坏实验
宫能平
,
夏源明
,
毛天祥
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2002.01.023
高速旋转的飞轮在给定外径和质量的情况下,轮缘采用先进的碳纤维缠绕,提高飞轮的转速,从而增大飞轮的储能密度,解决了飞轮轮缘因高速旋转而断裂破坏的问题.本文采用三维实体元分析计算复合材料飞轮工作时的应力分布,为安全合理设计复合材料飞轮提供依据.
关键词:
复合材料飞轮
,
储能密度
,
应力分析
,
有限元
秦勇
,
夏源明
,
毛天祥
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2003.06.017
在纤维束缠绕时施加张紧力,使得固化成型后的飞轮内部形成一定的预加径向压应力,这是提高飞轮径向强度的有效方法之一.基于过盈配合的思想建立了计算张紧力缠绕导致的复合材料飞轮内部预应力和变形的简化模型和方法.通过算例分析发现:等张力缠绕产生的环向应力在半径方向上先减小后增大,径向压应力不断变小;变张力缠绕过程中,张紧力由小逐渐变大时,飞轮的径向压应力增大,径向强度提高;飞轮设计中仅仅依靠张紧力缠绕是不够的,还必须和固化成型后的厚壁筒之间的过盈套装一起来设计合理的径向预加压应力.
关键词:
复合材料飞轮
,
张紧力
,
缠绕
,
过盈配合
,
径向强度
秦勇
,
夏源明
,
毛天祥
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2004.02.021
纤维束张紧力缠绕的复合材料厚环固化成型以后,再抽出缠绕芯轴形成空心环,这一过程称为内孔卸载.本文作者在飞轮多环套装初应力分析和张紧力缠绕飞轮初应力分析的基础上,进一步给出了计及纤维束张紧力影响和复合材料厚环内孔卸载影响的多环过盈套装的简化分析,并给出了计算复合材料飞轮总体初应力场和变形场的公式.算例分析表明:内孔卸载后,纤维束缠绕的复合材料厚环的应力场和变形场均有明显的变化;和多厚环过盈套装的方法结合起来装配飞轮,可以有效地增大径向压应力,缓和环向应力;内孔卸载使得装配中的真实过盈量相对初始设定过盈量有较大的改变,必须充分考虑.
关键词:
复合材料
,
飞轮
,
张紧力缠绕
,
内孔卸载
,
多环套装
秦勇
,
夏源明
,
毛天祥
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2004.04.031
采用平面应力假设,给出了计算多环环间混杂复合材料飞轮的离心应力和初始极限转速的方法,并采用二维轴对称的有限元分析验证了计算方法的合理性,可作为初步设计多环环间混杂复合材料飞轮的依据.本文的算例分析还表明,无论单一纤维或混杂的复合材料飞轮,空心结构的初始极限转速和储能密度均高于相应的实心结构的结果;且对于空心结构,有利于通过选择合适的混杂方案,实现一定意义上的"等强度"设计.
关键词:
复合材料飞轮
,
环间混杂
,
离心应力
,
有限元
