李彦虎
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祖磊
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高峰
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张桂明
玻璃钢/复合材料
基于测地线建立了复合材料弯管的数学模型,在弯管段两端由圆柱段过渡连接,对其缠绕成型过程进行了研究,采用测地线进行弯管圆环段的缠绕,对于过渡连接的两段圆柱段采用非测地线进行缠绕,对复合材料弯管的纤维稳定缠绕条件进行推导,给出其缠绕线型方程和最小的稳定缠绕角.分析了不同的中心线曲率半径与弯管半径比对缠绕角的影响,并应用MATLAB编程对设计的理论线型进行验证性仿真,证明缠绕线型的可缠绕性以及满足纤维缠绕的基本要求.
关键词:
纤维缠绕
,
复合材料
,
弯管
,
测地线
,
非测地线
祖磊
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汪洋
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王继辉
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李书欣
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王路
,
谢丽婷
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.02.009
根据微分几何,推导环形气瓶测地线缠绕轨迹以及缠绕角应满足的稳定缠绕条件,并针对不同切点数进行线型轨迹仿真.基于有限元分析,针对钛合金内衬环形气瓶的初始缠绕角及缠绕层数进行优化设计,并评估对比有、无环向补强层的环形气瓶承载能力.结果表明:本文设计的测地线轨迹精确可靠,很好地满足环形气瓶的缠绕工艺性.优化设计的缠绕参数既满足T艺可缠性,又能提高环形气瓶的结构性能.此外,有环向补强层的气瓶爆破强度提高了l4％,钛合金内衬屈服强度提高了24.8％.因此,采用环向补强层有利于进一步提高环形气瓶的承载性能.水压实验结果表明本文设计方法预测的变形和爆破压力与实验值吻合良好.
关键词:
复合材料
,
纤维缠绕
,
环形气瓶
,
测地线
,
结构设计
