佟丽莉
,
林再文
,
侯涤洋
玻璃钢/复合材料
doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2004.01.010
本文用APDL参数设计语言编制的程序可同时进行压力容器缠绕过程的动态仿真模拟及应力分析,可将实际缠绕参数直接用于应力分析,分析后得到的仿真数据可直接用于数控缠绕机进行生产,实现了纤维缠绕复合材料压力容器CAD/CAE/CAM一体化.本文用微分几何理论推导出纤维缠绕复合材料压力容器的非测地线缠绕轨迹、包角方程及绕丝头运动方程.在应力分析过程中考虑了几何非线性和物理非线性.采用叠层的增量本构关系,以分段线性表示单层非线性应力-应变曲线,对损伤后引起的刚度降低进行了实验研究,实验特别研究了面内剪切破坏和层间剪切破坏对纵向弯曲刚度的影响.结果表明纤维缠绕复合材料压力容器损伤后,弯曲刚度的降低是影响轴向变形的重要因素.
关键词:
压力容器
,
复合材料
,
非测地线缠绕
,
一体化
沈军
,
谢怀勤
,
侯涤洋
玻璃钢/复合材料
doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2006.02.002
纤维缠绕聚合物基复合材料(FWRP)压力容器在航空航天及民用领域的应用是当前研究热点.减轻结构重量对于性能和成本都具有非常重要意义.为实现FWRP压力容器结构设计和安全评定的高目标,引入可靠性理论,应用统计学原理,基于应力-强度干涉模型,以同一失效概率为标准进行FWRP压力容器结构设计,以取代现应用的传统安全系数法设计.采用无碱无捻玻璃纤维-环氧树脂材料体系,应用同一缠绕工艺制备8个压力容器.试验得到纤维强度、缠绕角、几何尺寸、爆破压力等随机变量特征值.其结构可靠性设计值(纤维缠绕壁厚)与试验结果基本吻合,并显著小于常规设计值.将各设计变量随机分布特征值与压力容器结构设计相结合,实现安全与经济的有效统一,为可靠性设计在FWRP压力容器上的应用与发展提供了依据.
关键词:
聚合物基复合材料
,
纤维缠绕工艺
,
压力容器
,
可靠性设计
沈军
,
谢怀勤
,
侯涤洋
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2005.06.021
为完善和发展GFWRP管增强混凝土柱的设计与计算理论,设计并制备了不同管径、壁厚及缠绕角的GWFRP管混凝土柱试件.进行了轴心压缩试验并对试验结果回归分析,得到GFWRP管混凝土柱轴心压缩过程中转折点及峰值点的泊松比变化方程和相应的应变预测公式,得到组合结构轴压全过程的泊松比变化预测方程.可由给定的组分材料性能预测组合构件的极限泊松比和极限应变,达到预测实际工程中GFWRP管混凝土柱抗力与变形性能的目的.通过试验及计算结果对GFWRP管混凝土与传统钢管混凝土的泊松比变化趋势进行了对比分析,发现两者变化规律完全不同.进一步探讨了GFWRP约束管的纤维缠绕角对组合结构轴压泊松比的影响.结果表明,纤维缠绕角与轴压泊松比近似成反比关系.为制定合理的GFWRP复合材料增强混凝土柱规范提供了理论依据.
关键词:
GFWRP管混凝土柱
,
玻璃纤维缠绕复合材料
,
轴压泊松比
,
轴向应变
沈军
,
谢怀勤
,
侯涤洋
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.04.022
为对纤维缠绕聚合物基复合材料(FWRP)压力容器进行可靠性设计和安全测评,引入可靠性理论;应用统计学原理,以同一失效概率为标准进行FWRP压力容器结构设计,以取代目前应用的传统安全系数法设计.根据国家标准制备8个玻璃纤维缠绕复合材料(GFWRP)压力容器,通过实验获得纤维强度、缠绕角、几何尺寸、爆破压力等随机变量特征值.GFWRP压力容器结构可靠性设计值(纤维缠绕壁厚)与实验结果基本吻合,并明显小于传统安全系数法设计值.通过对不同纤维强度随机分布可靠性设计理论计算结果的比较,确知纤维强度的离散程度是FWRP压力容器可靠性设计的重要影响因素.传统安全系数设计法只考虑纤维强度(均值)大小,而无视纤维强度随机分布特征值对FWRP压力容器结构抗力的影响,显然是不合理的.可靠性设计实现了安全性与经济性的有效统一.
关键词:
聚合物基复合材料
,
纤维缠绕工艺
,
FWRP压力容器
,
可靠性设计
