纤维缠绕压力容器爆破压强计算

用于固体火箭发动机壳和工业贮藏的纤维缠绕压力容器,爆破压强是重要的设计参数。本文基于网络理论,给出了纤维缠绕圆筒压力容器圆筒和封头爆破压强的计算方法,给出了用模拟实验压力容器确定纤维发挥强度的方法。算例表明,计算值与实侧结果符合良好。这些方法可供纤维缠绕压力容器设计者参考或直接应用。     

纤维缠绕压力容器的可靠性分析

文摘运用一次二阶距(FOSM)法,对纤维缠绕复合材料压力容器进行了可靠性分析,并与传统网格理论设计法进行了对比,讨论了纤维拉伸强度、爆破压力、压力容器半径、纤维缠绕层总厚度及缠绕角的变异系数对纤维强度发挥系数和压力容器壁厚的影响。结果表明:随着各设计参数变异系数的均匀增大,纤维强度发挥系数迅速减小,压力容器壁厚迅速增大;缠绕角度和纤维拉伸强度的变异系数对它们的影响最为显著。     

PBO纤维缠绕复合材料的初步应用研究

分别进行了PBO纤维缠绕成型的单向复合材料力学性能试验和150mm压力容器试验,与Kevlar-49和F-12纤维的单向复合材料力学性能及150mm压力容器性能进行了对比,初步的应用研究结果表明,缠绕成型的PBO/环氧150mm压力容器的容器特性系数PV/W和纤维强度转化率都达到最高,其值分别达到了60km和90%,但其容器的环向变形较F-12纤维复合材料容器的大。     

国产芳纶纤维复合材料试验容器缠绕成型及其性能介绍

本文主要报导国产芳纶Ⅰ(简称F_(14)),芳纶Ⅱ(简称F_(1414))纤维复合材料缠绕成型工艺,包括φ150压力容器的芯模制作,容器缠绕成型,容器水压试验及其内器性能,并与K-49(965)型纤维复合材料缠绕的同类压力容器进行对比.     

成果简介

成果简介１国产碳纤维复合材料成型工艺本工艺的技术关键可归结为两点：（１）预浸胶带成型及质量控制;（２）容器层次设计及缠绕成型参数的建立。碳纤维是一种模量高于其他种纤维的脆性纤维。国外采用碳纤维缠绕压力容器,基本上均采用湿法缠绕成型。虽然该方法对碳纤维...     

PBO纤维及其复合材料工艺性能研究

介绍了PBO纤维的结构特点及部分物理性能，研究了影响PBO纤维NOL环干法缠绕成型的几种主要工参数，对干法及湿法两种成型方法的Ф150mm压力容器性能进行了试验研究，对其破坏界面进行了电镜分析。结果表明：干法缠绕成型的Ф150mln压力容器的PV／W值最高可达47．55km，湿法缠绕成型的可以达到60．42km。     

金属内衬纤维增强复合材料筒体设计

研究了金属内衬纤维增强复合材料筒体的设计方法,推导出了环向及螺旋加环向纤维缠绕的金属内衬筒体计算公式。以算例表明,该方法在保证壳体爆破强度前提下,达到了壳体减重和增加刚度的效果。本研究以固体火箭发动机壳体设计为背景,可以延伸用于一般压力容器。     

F-12纤维／REl4复合材料压力容器成型工艺研究

研究讨论了缠绕过程中几种主要工艺参数对F-12纤维／REl4配方φ150mm压力容器复合材料性能的影响。结果表明：采用“交替”铺层方式缠绕成型，含胶量控制在30％～40％(质量分数)，缠绕张力控制在150N～200N，采用GPC谱图控制固化时机，得到的复合材料综合性能较好；用优化出的工艺参数进行了φ480mm压力容器试验，结果表明其容器特性系数PV／W值为37．02km，纤维强度转化率高达73．26％。     

F-12 纤维/RE14复合材料压力容器成型工艺研究

研究讨论了缠绕过程中几种主要工艺参数对F— 12纤维 /RE14配方Φ15 0mm压力容器复合材料性能的影响。结果表明 :采用“交替”铺层方式缠绕成型 ,含胶量控制在 30 %～ 4 0 % (质量分数 ) ,缠绕张力控制在 15 0N～ 2 0 0N ,采用GPC谱图控制固化时机 ,得到的复合材料综合性能较好 ;用优化出的工艺参数进行了Φ4 80mm压力容器试验 ,结果表明其容器特性系数PV/W值为 37.0 2km ,纤维强度转化率高达73.2 6 %。     

F-12 纤维/ 氰酸酯树脂基复合材料力学性能研究

采用预浸法缠绕工艺制备了F-12纤维/氰酸酯树脂基复合材料NOL环、层合板和φ150 mm压力容器,研究了F-12纤维/氰酸酯复合材料的力学性能以及断口微观形貌.研究结果表明,F-12纤维/氰酸酯复合材料的层间剪切强度≤35 MPa,φ150 mm压力容器特性系数PV/Wc值达到34.22 km,纤维强度转化率达到70.22％,断口破坏形式以F-12芳纶纤维撕裂和微纤化为主.     

等极孔球形压力容器平面缠绕规律

基于空间解析几何理论及运动学分析方法,建立复合材料球形压力容器平面缠绕落纱点轨迹运动方程,推导出等极孔球形容器表面缠绕纤维落纱点空间位置、速度以及加速度的求解函数;通过对落纱点运动规律的分析,解出空间落纱点各方向运动速度的大小及其各方向夹角余弦值。最后利用Matlab软件对不同的丝嘴运动平面倾斜角的缠绕轨迹进行模拟,通过该计算方法模拟的轨迹结果与实际球形容器缠绕线型相符合,验证了该算法的有效性。     

纤维缠绕压力容器弹性常数的直接测量法探讨

文摘本文对一点多斑加载直接测量纤维缠绕压力容器弹性常数的方法进行了探讨。安验证明此间接测量方法更接近实际值。     

基于区域缠绕法的复杂型体轨迹规划研究

针对参数化缠绕方法不适于复杂型体缠绕轨迹规划的问题,提出了区域缠绕法。该方法通过对纤维缠绕受力分析,基于网格理论和局部趋势面理论,建立了纤维稳定缠绕数学模型,并给出了算法实现流程,为纤维缠绕复杂型体提供理论基础。     

原苏联芳纶纤维性能及初步应用研究

本文叙述了原苏联生产的ＡｐＭｏｃ－Ⅱ－Ａ、ＡｐＭｏｃ－Ⅲ、ＣＢＭ－５三种牌号的芳纶纤维部分物理性能，复丝力学性能以及纤维复合材料缠绕压力容器的应用研究，同时与各国的芳纶纤维进行对照，结果表明ＡｐＭｏｃ－Ⅱ－Ａ、ＡｐＭｏｃ－Ⅲ是两种优于其他国家芳纶性能的芳纶纤维；ＡｐＭｏｃ－Ⅱ／ＡＥ－４、ＡｐＭｏｃ－Ⅲ／ＡＥ－４复合材料缠绕出来的Φ１５０ｍｍ、Φ４８０ｍｍ试验容器特性系数ＰＶ／ＷＣ值分别达到３４ｋｍ和３０ｋｍ，纤维强度转化率分别达到６８．９％、６７．ｌ％，优于Ｋｅｖｌａｒ－４９（１９６５型）／ＡＥ－４复合材料缠绕出来的压力容器。     

大型等剪应力钢丝缠绕芯筒的失稳校核

 针对大型预应力钢丝缠绕芯筒在缠绕过程可能发生失稳的复杂问题,在已有的等张力钢丝缠绕结构失稳理论与公式基础上,提出了一种新的等剪应力钢丝缠绕失稳校核公式。通过545 MN、726 MN超大型等静压设备钢丝缠绕芯筒的应用算例,结合实际缠绕施工过程的测量数据,验证了所提算法的可靠性和芯筒预紧完毕后芯筒外压公式的正确性。该算法为大型等剪应力钢丝缠绕芯筒失稳校核提供了理论依据,也为超大型缠绕缸体的方案设计和结构优化创造了条件。     

复合材料缠绕后置处理方法研究

利用芯模表面的离散落纱点,依据空间几何和微分几何理论,针对纤维缠绕过程提出纤维缠绕出纱点轨迹的网格后置处理方法。该方法首先通过纤维缠绕轨迹的落纱点,以及缠绕过程中等悬纱长约束条件来求取出纱点,然后通过计算相邻出纱点的各坐标差得到机床运动轨迹,最后分别通过对三通管和组合回转体的缠绕成型实验,来验证该网格后置处理方法在处理非回转体和回转体缠绕出纱点轨迹的可行性和准确性。     

凹回转曲面纤维缠绕架空分析及应用

针对诸如带喷管固体火箭发动机的凹曲面过渡段等负高斯曲率面的缠绕,应用微分几何曲面理论推导出了凹回转曲面的纤维缠绕架空条件及判据,并对不同的过渡段曲线进行了分析,分别给出了判别公式。通过缠绕实验验证了架空判据的正确性和实用性,表明采用单叶双曲面比采用凹圆曲线回转曲面具有更好的缠绕工艺性,且其直纹线的缠绕角恰好为不架空的临界缠绕角;缠绕时,为了保证运动的平稳性,需要剔除奇异点,进行平滑处理。     

F—12纤维预浸渍成型工艺研究

针对F-12纤维浸渍环氧树脂基体制做预浸胶带性能要求和工艺特点,研究了影响基体含量、挥发份、胶带外观结构的主要工艺因素和控制范围。结果表明,采用优化后的工艺参数生产的预浸胶带质量稳定,缠绕的φ150mm压力容器特性系数达到37km。     

圆柱形过滤器端部缠绕的堆积问题

在对圆柱形过滤器进行缠绕成型时,由于缠绕角、端部过渡长度以及芯模直径的大小等影响,过滤器端部经常出现纤维堆积的现象,导致纤维缠绕精度下降、机床运动干涉而造成材料浪费。经理论分析和仿真试验,提出了分别基于改变摩擦系数、调整轨迹跳越数和调整端部过渡段的减轻堆积的方法,最后应用该方法对航空用油过滤器进行缠绕成型试验,验证该方法的正确性和可行性。     

基于微分几何纤维缠绕回转壳封头的厚度计算

应用微分几何理论,建立了纤维复合材料在回转壳封头上稳定缠绕的数学模型,推导出了缠绕角、中心角与轴向坐标之间的微分方程。结合缠绕轨迹在封头上叠带的几何关系,给出了厚度的计算方法。算例表明该计算方法反映了纤维缠绕回转壳封头上厚度的分布规律,可直接应用于结构的初步设计。