舒明杰
,
祖磊
,
王继辉
,
李书欣
,
邵琛
,
丁安心
玻璃钢/复合材料
与传统金属材料不同,玻璃纤维/树脂基复合材料的结构性能参数离散度较大,直接选用结构测试的平均值作为计算参数的可靠度不高.因此,复合材料结构特性研究在设计中的应用越来越重要,设计时必须使用经统计处理后的强度性能.本文概述了复合材料A/B基准值的计算方法,比较了两种方法计算复合材料A/B基准值的精确度;分析了玻璃纤维/树脂基复合材料结构性能参数的影响因素.结果表明,随着样本容量的增大,复合材料A/B基准值的准确度越高,采用正态分布比采用Weibull分布更容易获得较高的B基准值.样本离散性越大,B基准值保持率越小.
关键词:
复合材料
,
玻璃纤维
,
A/B基准值
,
正态分布
,
离散系数
祖磊
,
周吉
,
汪准
,
邓京兰
,
王继辉
,
丁安心
玻璃钢/复合材料
玻璃钢夹砂管环刚度是管道在外部载荷下抵抗变形的一个性能参数.本文通过对玻璃钢夹砂管道的环刚度定义进行剖析,剖析环刚度的有关设计及测试的根本方法,运用适用的有限元软件ANSYS建立玻璃钢夹砂管道模型并进行了分析计算,把计算结果和测试结果进行比较,确定有限元计算方法的可行性和精确性,为玻璃钢夹砂管道及类似管道的设计与优化以及工程应用提供方便.
关键词:
环刚度
,
玻璃钢夹砂管道
,
有限元软件ANSYS
祖磊
,
胡海晓
,
王继辉
,
李书欣
玻璃钢/复合材料
由于树脂基复合材料层合板对冲击作用比较敏感,因此,在使用过程中受到低能冲击时,极易产生不可见损伤,造成复合材料在强度和刚度上的损失,严重威胁结构的安全使用性.本文借助四点弯曲实验分别对五种不同铺层的乙烯基树脂/玻纤复合材料拐角在不同能量冲击后的弯曲刚废衰减进行了测试,讨论了不同铺层和冲击能量对复合材料拐角抗冲性能的影响.研究结果表明,随着冲击能量的增加,冲击损伤越明显,剩余弯曲刚度越低,各种铺层冲击破坏面积与刚度下降呈现基本一致的趋势;相邻铺层的铖层角相差越小,复合材料拐角的弯曲刚度越大,冲击后弯曲刚度损耗越小,[45°/0°/-45°/90°]铺层的冲击后刚度损失率最低,正交铺层的试样组抗冲击性能最差.
关键词:
复合材料
,
拐角
,
冲击损伤
,
弯曲刚度
谢丽婷
,
穆建桥
,
汪准
,
邓京兰
,
王继辉
,
祖磊
玻璃钢/复合材料
缠绕复合材料管道的缠绕角,是控制管道力学性能的重要工艺指标.传统的网格理论设计缠绕角时,没有考虑树脂的作用,而石油套管是以表层树脂开裂来判断破坏失效的,此类管道按网格理论计算出来的角度并不是实际测试时的最优角度.本文利用有限元方法,建立数值模型,计算了不同缠绕角的石油套管的力学性能及爆破压力.通过对比分析不同缠绕角对缠绕管的力学性能的影响,得出较优的缠绕角为51°,并测试得型号为9-5/8的碳纤维缠绕套管最小爆破压力比按网格理论计算的缠绕角时的爆破压力提高了20.3％,较大地提高了石油套管的力学性能,对复合材料在工程中的应用具有一定的实际意义.
关键词:
缠绕角度
,
有限元方法
,
力学性能
,
爆破压力
李彦虎
,
祖磊
,
高峰
,
张桂明
玻璃钢/复合材料
基于测地线建立了复合材料弯管的数学模型,在弯管段两端由圆柱段过渡连接,对其缠绕成型过程进行了研究,采用测地线进行弯管圆环段的缠绕,对于过渡连接的两段圆柱段采用非测地线进行缠绕,对复合材料弯管的纤维稳定缠绕条件进行推导,给出其缠绕线型方程和最小的稳定缠绕角.分析了不同的中心线曲率半径与弯管半径比对缠绕角的影响,并应用MATLAB编程对设计的理论线型进行验证性仿真,证明缠绕线型的可缠绕性以及满足纤维缠绕的基本要求.
关键词:
纤维缠绕
,
复合材料
,
弯管
,
测地线
,
非测地线
穆建桥
,
祖磊
,
王继辉
,
李书欣
,
周吉
,
汪准
玻璃钢/复合材料
作为典型非轴对称回转体构件,复合材料方管在缠绕过程中要求满足稳定缠绕和均匀布满两个工艺条件.基于解析几何,分析方管缠绕丝嘴与芯模的空间关系,推导丝嘴运动轨迹方程,提出基于不滑线理论的方管小角度测地线缠绕设计方法;建立方管测地线周期缠绕理论,分析从不同起始点缠绕的实际误差;设计方管缠绕线型,并应用于实际缠绕,得到其小角度缠绕的一般绕线方程.结果表明,本文提出的方管小角度测地线缠绕理论正确,线型设计方法可靠,得到的丝嘴运动方程合理、精确,能很好地满足复合材料方管缠绕的基本原理和工艺要求.
关键词:
复合材料
,
纤维缠绕
,
方管
,
小角度测地线
,
稳定缠绕
吴维清
,
朱俊
,
王继辉
,
祖磊
玻璃钢/复合材料
采用真空辅助灌注成型工艺与热压罐成型工艺,分别制备不同增强材料的标准压缩试样和含缺陷的压缩试样.压缩测试实验结果表明,压缩载荷下波纹缺陷引起压缩弹性模量和强度显著减小,并且对压缩强度的影响更加明显;同时,均一波纹对复合材料板材的压缩强度与压缩弹性模量的影响比梯度波纹曼大;此外,波纹对碳纤维预浸料增强复合材料的力学性能影响更大,层间剪切破坏是试样主要失效机制,并且在纤维波纹的最大偏转角处,试样易发生横向剪切破坏.
关键词:
缺陷
,
波纹比
,
层间剪切破坏
,
纤维偏转角
祖磊
,
王继辉
,
李书欣
,
汪准
玻璃钢/复合材料
本文通过有限元的分析方法,对具有铝合金内衬的碳纤维全缠绕复合材料气瓶的结构进行了剖析,建立了较为合理的复合材料气瓶有限元模型,对气瓶模型的基本建模分析过程进行了阐述和研究.采用ANSYS参数化编程语言(APDL)对复合材料气瓶进行参数化建模,参考美国制定的DOT-CFFC标准《铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的基本要求》,对公称工作压力、试验压力和最小爆破压力下的碳纤维缠绕铺层和铝合金内衬的各向应力分布进行了数值模拟和计算,并预测了复合材料气瓶的实际爆破压强.
关键词:
复合材料
,
碳纤维全缠绕气瓶
,
铝合金内衬
,
有限元分析
,
爆破压强
元世海
,
李彦虎
,
祖磊
,
张桂明
玻璃钢/复合材料
根据薄膜理论分析了气瓶封头的椭球比对气瓶强度和稳定性的影响,依据网格理论,结合气瓶容积、使用空间以及实际生产工艺等约束条件,确定了气瓶的内衬几何尺寸、纤维缠绕层的纤维厚度和缠绕角度.最后利用ANSYS中的参数化设计语言(APDL),分别对各种工况下的强度、稳定性进行了仿真模拟和数值计算分析.结果表明,设计的70L纤维缠绕车载CNG气瓶的强度、稳定性满足铝内衬全缠绕碳纤维增强复合材料气瓶的基本要求(DOT-CFFC).
关键词:
纤维缠绕
,
复合材料
,
强度
,
稳定性
祖磊
,
穆建桥
,
王继辉
,
李书欣
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160112.003
为较好地满足纤维轨迹路径的稳定与均布，与传统测地线缠绕模式不同，提出了非测地线纤维缠绕压力容器的纤维线型方程，给出了非测地线型模式和缠绕参数的最优化设计方法，分析了环形缠绕机芯模和丝嘴的相对缠绕速比，结合均匀布满条件对优化线型进行了调整。将计算机仿真技术应用到环形容器的缠绕线型设计与验证中，研究了CAD系统各组成模块的功能及实现方法，对非测地线缠绕成型进行了计算机图形仿真与检验。结果表明：设计得到的非测地线满足缠绕工艺的基本要求；采用最优化的非测地线模式进行缠绕，可使非测地线缠绕角集中在筒形压力容器的最佳缠绕角55°附近，有效提高了压力容器的结构承载性能。
关键词:
复合材料
,
纤维缠绕
,
压力容器
,
非测地线
,
线型设计
