【摘要】：為提高材料強(qiáng)度的利用效率,實(shí)現(xiàn)纖維纏繞管強(qiáng)度比沿壁厚的均勻分布,在內(nèi)壓和軸向力作用下,基于Tsai-Wu準(zhǔn)則,以沿壁厚方向的最小強(qiáng)度比最大化為目標(biāo),建立變纏繞角纖維纏繞管的最優(yōu)化模型。提出將復(fù)合形法和梯度法相結(jié)合的改進(jìn)優(yōu)化算法,通過(guò)優(yōu)化逐層變化的纏繞角使最小強(qiáng)度比最大化,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度比沿壁厚更均勻分布。以玻璃纖維管為例,在純環(huán)向應(yīng)力、環(huán)向應(yīng)力與軸向應(yīng)力之比為2∶1和1∶1的3種工況下,研究不同壁厚條件下最優(yōu)纏繞角分布及其強(qiáng)度比提升效果和均勻程度。結(jié)果表明:優(yōu)化后結(jié)構(gòu)的材料利用率明顯提升,不同工況、壁厚對(duì)最優(yōu)纏繞角的分布規(guī)律影響很大;最優(yōu)纏繞角可以實(shí)現(xiàn)沿壁厚等強(qiáng)度。
[Abstract]:In order to improve the utilization efficiency of the material strength and realize the uniform distribution of the strength ratio along the wall thickness, under the action of internal pressure and axial force, based on the Tsai-Wu criterion, the aim is to maximize the minimum strength ratio along the wall thickness direction. The optimization model of filament winding tube with variable winding angle is established. An improved optimization algorithm combining composite shape method and gradient method is proposed. The minimum strength ratio is maximized by optimizing the winding angle of layer by layer, and the strength distribution is more uniform than that along the wall thickness. Taking glass fiber tube as an example, the optimal winding angle distribution, strength ratio and uniformity under the conditions of pure circumferential stress, ratio of circumferential stress to axial stress of 2:1 and 1:1 are studied under different wall thickness conditions. The results show that the material utilization ratio of the optimized structure increases obviously, and the wall thickness has a great influence on the distribution of the optimal winding angle under different working conditions, and the optimal winding angle can achieve equal strength along the wall thickness.
【作者單位】： 北京航空航天大學(xué)航空科學(xué)與工程學(xué)院;天津工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;天津市現(xiàn)代機(jī)電裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51575390) 天津市應(yīng)用基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計(jì)劃一般項(xiàng)目(14JCYBJC19200)
【分類號(hào)】：TB30

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本文編號(hào)：2463146