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为研制高结构效率的复合材料气瓶,采用T700碳纤维/环氧树脂体系在薄壁铝金属内衬上缠绕成型复合气瓶,对其进行了水压自紧试验,100次0 ～ 36MPa水压疲劳试验以及水压爆破试验,并且采用声发射、应变测试等方法对试验过程进行检测.结果表明,经过水压自紧试验后复合材料气瓶具有较好的疲劳性能,100次疲劳对气瓶的损伤较少,并且经过疲劳后的气瓶爆破压强仍然达到88MPa,具有较高的结构效率.

关键词: 纤维缠绕 , 复合材料气瓶 , 爆破压强 , 声发射

高模量碳纤维低损伤一步预浸缠绕技术

李勇 , 肖军 , 邱伟娟 , 朱飞

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2002.06.005

介绍了针对采用高模量碳纤维缠绕时损伤严重而研制的一项新技术.通过无辊浸胶系统和纤维浸胶后烘道加热装置,不但降低预浸纱制备和退纱缠绕所造成较大的纤维损伤,而且可以实现预浸纱含胶量精确控制及连续浸胶和缠绕,同时大大提高了缠绕效率.

关键词: 复合材料 , 纤维缠绕 , 高模量碳纤维 , 预浸纱

复合材料环形压力容器以其特有的结构形状得到了日益广泛的应用.目前关于纤维缠绕环形容器的研究主要局限于测地线缠绕圆环截面容器.由于环形容器的结构效率取决于它的管截面形状,所以使用圆环截面的环形容器无法实现等强度结构.本文提出了分别使用圆环截面和等强度截面的环形压力容器设计方法,并对二者进行了比较.基于最小应变能准则,得到了缠绕层铺设角和环壳内力间的最优化关系.根据网格理论,考虑截面缠绕层的厚度变化,导出了圆环容器缠绕的最优线型.引入应力比,分析了环壳上纤维的应力分布.描述了等强度经线曲线的一般形状,分析了轴向截荷对等强度曲线形状的影响.计算结果表明当轴向载荷达到一定数值时,等强度曲线能够实现闭合形成环形容器.进一步计算和比较了两种截面形状的环形压力容器在不同相对弯曲半径下的结构质量.研究表明,使用等强度截面设计的环形容器比使用圆环截面的环形容器要轻的多.通过等强度截面设计,环形压力容器的结构性能得到了明显的提高.

关键词: 纤维缠绕 , 环形压力容器 , 优化准则 , 等强度环形体 , 等强度设计截面

纤维缠绕环形压力容器复合材料结构设计

马国峰 , 姜广祥 , 费春东 , 王洪运

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2012.02.009

本文在环形容器复合材料缠绕原理的基础上,从环形容器工作下的受力状态分析入手,推导出环形容器的受力方程;根据环形容器双螺旋缠绕测地线方程,结合相关工艺参数,进行复合材料结构铺层设计,确定出优化缠绕线型的切点数.根据该理论,通过编写VB程序,实现纤维缠绕环形容器复合材料纤维层的计算机参数化设计.

关键词: 环形容器 , 纤维缠绕 , 受力分析 , 结构层设计

纤维缠绕复合材料弯管线型设计与仿真

田会方 , 肖碧香

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2005.04.011

根据微分几何建立弯管的圆环面及圆柱面稳定缠绕方程,给出了圆环面的测地线缠绕解及圆柱面的半测地线缠绕解,并提出了用OpenGL及VC++对所设计的线型进行仿真的具体实现办法.

关键词: 复合材料 , 纤维缠绕 , 线型 , 弯管 , 仿真

固体发动机纤维缠绕壳体的成型工艺设计及试验

王斌 , 贺敏 , 丘哲明 , 金志浩

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2004.01.009

采用网格理论对缠绕壳体进行了工艺参数的设计计算,计算出缠绕工艺参数,结合微机控制缠绕软件编制程序,提出了强度设计、线型控制、变形校核三位一体的设计思想,确定了缠绕工艺设计的内容、计算方法及所需和所应产生的参数结构,对包络线轨迹进行平滑处理,控制缠绕线型,用实验进行壳体筒身段的强度设计和变形(强度)校核,结果表明理论分析与实验结果能够较好地相互吻合,壳体的爆破压强误差较小,其值小于5%.

关键词: 复合材料壳体 , 纤维缠绕 , 缠绕工艺 , 线型

磁悬浮电机转子加强环设计及工艺研究

张旭坡 , 李勇 , 肖军 , 邓智泉

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2006.04.007

针对某型号磁悬浮永磁电机转子磁环胶接强度不能满足工作要求的问题,提出采用M46J/L1000复合材料缠绕加强环的保护设计方案,根据工艺实验结果,利用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran对该结构进行应力和形变分析,并确定了合适的成形工艺参数,完成了转子加强环试验件的制作.结果表明:M46J/L1000复合材料体系满足材料组分要求,缠绕复合材料加强环结构满足磁悬浮电机转子在72 000r/min高速转动时强度和变形要求.

关键词: 磁悬浮电机 , 复合材料 , 纤维缠绕 , 有限元分析

管状纤维缠绕制件的管壁元分析模型

孙江 , 肖琪

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2008.06.002

根据管状纤维缠绕制件的成形特点,以干纤维束横截面积、纤维体积含量、芯模尺寸及一个铺设行程中芯模转过的圈数为基本参数,给出了具有不同缠绕角管壁厚的计算方法;之后,根据缠绕管件具有周向均匀弹性模量的特点,将管件化分为管壁元,对其进行位移、应变、应力分析,并在管件上进行整合,从而提出一种纤维缠绕复合材料管在拉伸、剪切及弯扭载荷作用下的分析模型;最后将管壁厚计算方法和管壁元分析模型用于计算管件,并将理论计算结果与可得到的实验结果和有限元数值计算结果进行时比,结果表明,理论计算结果与实验结果均有较好的一致性.

关键词: 纤维缠绕 , 管件 , 管壁厚 , 管壁元 , 分析模型

基于ANSYS的纤维缠绕复合材料传动轴的优化

种海锋 , 何钦象 , 祖磊

玻璃钢/复合材料

近年来,随着汽车轻量化概念的深入人心,碳纤维复合材料(CFRP)在汽车制造领域应用范围不断扩大.而汽车传动轴是汽车中非常重要的部件,采用复合材料对其进行设计无论是对理论研究还是对工程应用,以及对环境和提升国内汽车制造工业的转型升级,都具有十分重要的意义和巨大的经济价值.本文首先建立传动轴的有限元模型,其次以传动轴的缠绕角度、缠绕层数、缠绕厚度为基本因素,采用ANSYS中的参数化设计语言,分别应用零阶优化方法和一阶优化方法对传动轴进行优化设计,使其缠绕角度和缠绕厚度更加合理.结果表明,本文优化方法可使传动轴满足轻质、高强的工程设计要求.

关键词: 纤维缠绕 , 复合材料 , 传动轴 , 优化设计