本文關(guān)鍵詞：碳纖維復(fù)合材料纏繞氣瓶數(shù)值分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：全纏繞復(fù)合材料氣瓶在航空航天、軍事和民用領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步對(duì)復(fù)合氣瓶使用性能的要求越來(lái)越高。復(fù)合氣瓶制造過(guò)程中工藝參數(shù)的選擇對(duì)后期氣瓶的使用性能有重要影響。因此為了提高復(fù)合氣瓶的使用性能,對(duì)其主要工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化就顯得尤為重要。本文基于ANSYS有限元計(jì)算軟件,建立了56L和130L復(fù)合氣瓶的三維有限元計(jì)算模型,對(duì)影響復(fù)合氣瓶的疲勞性能和爆破壓強(qiáng)的主要工藝參數(shù)進(jìn)行了分析和優(yōu)化。 計(jì)算了不同壁厚的內(nèi)襯的屈曲壓強(qiáng),以確定不同厚度的內(nèi)襯在纖維纏繞和固化過(guò)程中所能承受的最大外壓力。.本文使用溫度參數(shù)法模擬直筒段纖維張力的施加,并計(jì)算了復(fù)合材料纏繞層由于纖維張力而作用在內(nèi)襯上的應(yīng)力。 對(duì)影響復(fù)合氣瓶疲勞性能的主要工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,主要包括自緊壓力、內(nèi)襯厚度和張力制度。計(jì)算分析結(jié)果表明,當(dāng)自緊壓力為49MPa時(shí)56L和130L復(fù)合氣瓶擁有最優(yōu)異的疲勞性能和應(yīng)力狀態(tài)分布：內(nèi)襯厚度與疲勞壽命的關(guān)系為：在1.1mm-2mm范圍內(nèi),復(fù)合氣瓶的疲勞壽命隨著內(nèi)襯厚度的增加而增加,并且接近線性關(guān)系：在本文所計(jì)算的三種張力制度下,當(dāng)張力制度為70-0.5N(第一層纖維的張力為70N,之后每層遞減0.5N)時(shí)復(fù)合氣瓶表現(xiàn)最高的疲勞壽命。 對(duì)影響復(fù)合氣瓶爆破壓強(qiáng)的重要工藝參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算分析,主要包括張力制度和螺旋纏繞層的切根位置。計(jì)算結(jié)果表明在本文所計(jì)算的三種張力制度下,56L和130L復(fù)合氣瓶在70-0.5N張力制度下?lián)碛凶罡叩谋茐簭?qiáng),56L復(fù)合氣瓶為95MPa,而130L復(fù)合氣瓶為94MPa。螺旋纏繞層的切根位置對(duì)復(fù)合氣瓶的爆破壓強(qiáng)沒(méi)有直接影響,但是當(dāng)切根過(guò)早時(shí),在切根位置會(huì)形成應(yīng)力集中。 以上上計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合的較好,對(duì)復(fù)合氣瓶的生產(chǎn)工藝優(yōu)化有較大的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合氣瓶 內(nèi)襯 屈曲壓強(qiáng) 纖維張力 疲勞壽命 爆破壓強(qiáng)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TB33;TH49
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 復(fù)合材料氣瓶概述8-9
• 1.2 復(fù)合材料氣瓶成型過(guò)程9-11
• 1.2.1 內(nèi)襯的成型9-10
• 1.2.2 纖維纏繞成型10-11
• 1.2.3 固化11
• 1.3 復(fù)合材料氣瓶纖維纏繞規(guī)律11-13
• 1.4 影響復(fù)合材料氣瓶性能的因素13-15
• 1.5 纖維纏繞復(fù)合氣瓶的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.6 課題研究的目的和內(nèi)容16-18
• 1.6.1 研究目的16
• 1.6.2 本文的主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 2 復(fù)合氣瓶分析理論和方法18-31
• 2.1 復(fù)合材料氣瓶網(wǎng)格分析方法18-24
• 2.1.1 均衡纏繞18
• 2.1.2 纖維纏繞容器直筒段的網(wǎng)格分析18-20
• 2.1.3 纖維纏繞容器封頭段的網(wǎng)格分析20-24
• 2.2 復(fù)合氣瓶的有限元分析24-31
• 2.2.1 有限元中的非線性24-25
• 2.2.2 非線性有限元在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)方法25
• 2.2.3 復(fù)合材料力學(xué)理論25-28
• 2.2.4 復(fù)合材料強(qiáng)度理論28-30
• 2.2.5 復(fù)合材料在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)30-31
• 3 復(fù)合氣瓶的有限元模型31-40
• 3.1 有限元計(jì)算軟件ANSYS簡(jiǎn)介31
• 3.2 復(fù)合氣瓶?jī)?nèi)襯的幾何結(jié)構(gòu)31-32
• 3.3 復(fù)合氣瓶材料屬性的定義32-35
• 3.4 單元類型選擇和網(wǎng)格劃分35-38
• 3.5 邊界條件和載荷設(shè)置38-40
• 4 內(nèi)襯屈曲和纏繞張力的模擬分析40-55
• 4.1 內(nèi)襯屈曲40-48
• 4.1.1 內(nèi)襯屈曲模擬計(jì)算40-47
• 4.1.2 內(nèi)襯屈曲實(shí)驗(yàn)47-48
• 4.2 纖維張力48-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 5 復(fù)合氣瓶疲勞性能的計(jì)算分析55-76
• 5.1 自緊壓力分析55-65
• 5.1.1 自緊壓力對(duì)內(nèi)襯應(yīng)力分布和疲勞壽命的影響55-63
• 5.1.2 疲勞塑性應(yīng)變幅和疲勞曲線分析63-65
• 5.2 內(nèi)襯厚度對(duì)復(fù)合氣瓶疲勞壽命的影響65-68
• 5.3 纖維張力對(duì)復(fù)合氣瓶疲勞壽命的影響68-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 6 氣瓶復(fù)合材料層開(kāi)裂和爆破壓強(qiáng)的計(jì)算分析76-84
• 6.1 復(fù)合材料層開(kāi)裂的壓強(qiáng)76-77
• 6.2 纏繞張力對(duì)復(fù)合氣瓶爆破壓強(qiáng)的影響77-82
• 6.2.1 爆破壓力計(jì)算77-81
• 6.2.2 復(fù)合氣瓶爆破實(shí)驗(yàn)81-82
• 6.3 螺旋纏繞層的切根位置對(duì)氣瓶爆破壓力的影響82-83
• 6.4 本章小結(jié)83-84
• 結(jié)論84-85
• 參考文獻(xiàn)85-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況88-89
• 致謝89-90

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：碳纖維復(fù)合材料纏繞氣瓶數(shù)值分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：312849