本文關(guān)鍵詞： 復(fù)合材料纏繞壓力容器 纏繞層 損傷 抗沖擊性能 跌落測試　出處：《大連理工大學(xué)》2012年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：纖維增強復(fù)合材料因其強度和比剛度高,抗沖擊性能好以及結(jié)構(gòu)的可設(shè)計性強等諸多優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于航空航天、壓力容器、汽車零部件和體育用品等領(lǐng)域。復(fù)合材料纏繞壓力容器作為工程中的一個重要結(jié)構(gòu),其安全運行狀況關(guān)乎結(jié)構(gòu)和大身財產(chǎn)安全。實驗結(jié)果和使用經(jīng)驗表明,復(fù)合材料纖維纏繞結(jié)構(gòu)在制造、存放、運輸和使用過程中不可避免地受到外來物的低速沖擊或意外高空跌落,這將會在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生一類不可目測的損傷,例如：基體開裂、纖維斷裂和分層破壞等,都將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力與安全狀態(tài)的下降。壓力容器的低速沖擊損傷不僅與材料性能有關(guān),還與結(jié)構(gòu)的沖擊動態(tài)響應(yīng)有關(guān),以此,需要對壓力容器在沖擊載荷下的動態(tài)響應(yīng)有更加深入的認(rèn)識,并了解其影響因素。 本文基于大型商用有限元計算軟件MSC.SimXpert/MD Explicit的顯式求解器功能,采用[Chang and Chang,1987]損傷準(zhǔn)則對受低速沖擊后的復(fù)合材料進(jìn)行損傷判定,并進(jìn)行相應(yīng)的剛度折減,分析復(fù)合材料纖維纏繞壓力容器在沖擊載荷作用下的動態(tài)響應(yīng)和損傷狀況,同時定量分析了不同工作壓力和沖擊能量對復(fù)合材料纏繞壓力容器抗沖擊性能的影響,最后對壓力容器不同部位的抗沖擊敏感性進(jìn)行了相應(yīng)研究,并以此預(yù)測壓力容器的纏繞層損傷特征和最不利的沖擊位置。此外為更全面的模擬壓力容器的使用狀態(tài),本文對壓力容器進(jìn)行了跌落測試,計算分析了壓力容器高空跌落工程中的動態(tài)響應(yīng)和纏繞層損傷情況。通過對復(fù)合材料纏繞壓力容器進(jìn)行沖擊和跌落損傷的仿真預(yù)測,有效地支持了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計和防護(hù)設(shè)計,從而最大限度的縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期和減小沖擊損傷造成的人員財產(chǎn)損失。
[Abstract]:Fiber reinforced composites are widely used in aerospace and pressure vessels because of their high strength and specific stiffness, good impact resistance and structural design. As an important structure in engineering, the safety of composite wound pressure vessel is related to the safety of structure and large body property. Composite filament-wound structures are inevitably subjected to low-speed shocks or accidental high-altitude falls during manufacture, storage, transportation and use, which will cause a class of undetectable damage inside the structure, such as matrix cracking, The failure of fiber and delamination will lead to the decrease of structural bearing capacity and safety state. The low speed impact damage of pressure vessel is not only related to the material properties, but also to the dynamic response of the structure. It is necessary to understand the dynamic response of pressure vessel under impact load and its influencing factors. Based on the explicit solver function of MSC.SimXpert/MD Explicit, a commercial finite element calculation software, the damage criterion of [Chang and Changn1987] is used to determine the damage of composites subjected to low speed impact, and the stiffness is reduced accordingly. The dynamic response and damage of composite filament wound pressure vessel under impact load are analyzed. The effects of different working pressure and impact energy on the impact resistance of composite filament wound pressure vessel are analyzed. Finally, the impact sensitivity of different parts of the pressure vessel is studied, and the damage characteristics and the most unfavorable impact position of the winding layer of the pressure vessel are predicted. In addition, in order to simulate the use of the pressure vessel in a more comprehensive way, the damage characteristics of the winding layer and the most unfavorable impact position are predicted. In this paper, the drop test of the pressure vessel is carried out, and the dynamic response and the damage of the winding layer in the high altitude drop engineering of the pressure vessel are calculated and analyzed. The simulation prediction of the impact and drop damage of the composite wound pressure vessel is carried out. It effectively supports the structure design and protection design of the product, thus shortens the development cycle of the new product to the maximum extent and reduces the loss of human property caused by the impact damage.
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH49

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1542313