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碳纤维复合材料与金属相比,具有重量轻、可设计性强等优点.本文目的是设计并制备轻质碳纤维复合材料桅杆.基于等刚度准则,对具有等壁厚、异型截面的中空碳纤维复合材料桅杆进行设计,并运用数值模拟技术对结构铺层进行优化.采用纤维铺放和缠绕工艺制备出长度为16m的大尺寸碳纤维复合材料帆船桅杆,与铝合金桅杆相比减重43.4%.在设计工况下,桅杆变形试验值与数值模拟结果相近.

关键词: 碳纤维复合材料 , 桅杆 , 结构设计 , 纤维铺放 , 纤维缠绕工艺

纤维缠绕工艺浸胶技术研究进展

郁成岩 , 李辅安 , 王晓洁 , 周东伟

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2010.05.020

本文对干法、湿法和半干法三种纤维缠绕工艺各自的浸胶技术做了重点介绍,分析了其技术的特点和存在的不足.综述了国内外纤维缠绕工艺浸胶技术的现状和研究进展,并对未来纤维缠绕工艺浸胶技术的发展提出展望.

关键词: 纤维缠绕工艺 , 浸胶技术

FWRP压力容器的可靠性设计研究

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

纤维缠绕聚合物基复合材料压力容器的可靠性设计

沈军 , 谢怀勤 , 侯涤洋

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.04.022

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