纖維纏繞壓力容器設(shè)計原理與方法

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 纖維纏繞壓力容器的研究進(jìn)展 1
1.2 纖維纏繞壓力容器的結(jié)構(gòu)與材料 3
1.2.1 纖維纏繞壓力容器的結(jié)構(gòu) 3
1.2.2 纖維纏繞壓力容器的材料 4
1.3 纖維纏繞成型工藝與裝備 6
1.3.1 纏繞成型工藝簡述 6
1.3.2 纏繞成型裝備簡述 9
第2章 纖維纏繞線型設(shè)計基礎(chǔ) 12
2.1 復(fù)合材料壓力容器的纏繞線型 12
2.1.1 測地線 13
2.1.2 非測地線 14
2.2 纏繞軌跡的穩(wěn)定性 17
2.2.1 纖維受力特點 17
2.2.2 不架空條件 17
2.2.3 不滑線條件 18
2.3 線型設(shè)計與仿真軟件 19
2.3.1 國內(nèi)設(shè)計仿真軟件 19
2.3.2 國外設(shè)計仿真軟件 20
第3章 纖維纏繞工藝參數(shù)設(shè)計基礎(chǔ) 24
3.1 纏繞張力 24
3.2 固化工藝及控制 27
3.3 大張力纏繞工藝 29
3.4 干法纏繞工藝參數(shù)設(shè)計與控制 32
3.4.1 預(yù)浸帶黏性表征 32
3.4.2 干法纏繞工藝窗口調(diào)控 35
第4章 復(fù)合材料層合板彈性力學(xué)基礎(chǔ) 38
4.1 單層板彈性力學(xué)基礎(chǔ) 38
4.1.1 復(fù)合材料彈性力學(xué) 38
4.1.2 正軸剛度 42
4.1.3 偏軸剛度 46
4.2 層合板彈性力學(xué)基礎(chǔ) 57
4.2.1 經(jīng)典層合板理論 58
4.2.2 對稱層合板面內(nèi)剛度 58
4.2.3 一般層合板剛度 69
4.3 層合板應(yīng)力分析 80
第5章 復(fù)合材料強(qiáng)度理論 83
5.1 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度特點 83
5.1.1 層間強(qiáng)度 83
5.1.2 界面性能 83
5.2 經(jīng)典失效準(zhǔn)則 84
5.2.1 *大應(yīng)力準(zhǔn)則 84
5.2.2 *大應(yīng)變準(zhǔn)則 84
5.2.3 Tsai-Hill準(zhǔn)則 85
5.2.4 Hoffman準(zhǔn)則 85
5.2.5 Tsai-Wu張量準(zhǔn)則 85
5.2.6 Hashin準(zhǔn)則 86
5.2.7 Yamada-Sun準(zhǔn)則 86
5.2.8 Puck準(zhǔn)則 87
5.3 層間失效準(zhǔn)則 88
5.3.1 *大應(yīng)力準(zhǔn)則 88
5.3.2 層間應(yīng)力相互作用準(zhǔn)則 88
5.3.3 Tong-Norris準(zhǔn)則 88
5.3.4 二次分層失效準(zhǔn)則 88
5.3.5 Ye分層準(zhǔn)則 89
5.3.6 Camanho-Matthews層間失效準(zhǔn)則 89
5.3.7 Tong層間失效準(zhǔn)則 89
5.4 復(fù)合材料退化準(zhǔn)則 89
5.4.1 Camanho-Matthews材料性能退化準(zhǔn)則 90
5.4.2 Olmedo-Santiuste材料性能退化準(zhǔn)則 90
第6章 纖維纏繞壓力容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 91
6.1 基本力學(xué)性能測試 91
6.1.1 基于NOL環(huán)的基本力學(xué)性能測試 91
6.1.2 基于單向板的基本力學(xué)性能測試 95
6.2 芯模與內(nèi)襯設(shè)計 97
6.2.1 芯模設(shè)計基礎(chǔ) 97
6.2.2 金屬內(nèi)襯設(shè)計 101
6.2.3 非金屬內(nèi)襯設(shè)計 103
6.3 封頭厚度預(yù)測 104
6.4 復(fù)合材料層設(shè)計 107
6.4.1 基于經(jīng)典層合板理論的設(shè)計 108
6.4.2 筒身段網(wǎng)格理論 110
6.4.3 封頭段網(wǎng)格理論 112
6.4.4 材料-線型-結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計 114
第7章 纖維纏繞壓力容器的強(qiáng)度分析 115
7.1 內(nèi)襯/芯模強(qiáng)度校核 115
7.1.1 內(nèi)襯屈曲分析 116
7.1.2 內(nèi)襯/芯模強(qiáng)度分析 123
7.2 復(fù)合材料纏繞層的強(qiáng)度校核 125
7.2.1 首層失效法 125
7.2.2 末層失效法 126
7.2.3 逐層失效法 126
7.3 封頭補強(qiáng)技術(shù) 127
7.3.1 補強(qiáng)方式 128
7.3.2 封頭精細(xì)化補強(qiáng)設(shè)計與仿真 129
第8章 典型纖維纏繞壓力容器的設(shè)計與分析 133
8.1 車載高壓儲氫氣瓶 133
8.1.1 金屬內(nèi)襯儲氫氣瓶 133
8.1.2 非金屬內(nèi)襯儲氫氣瓶 141
8.2 固體火箭發(fā)動機(jī)殼體 144
8.2.1 一般殼體 145
8.2.2 殼體尾噴一體化 148
8.3 錐形天線罩 152
8.3.1 表層光滑性設(shè)計 155
8.3.2 厚度均勻性設(shè)計 155
8.4 環(huán)形壓力容器 158
8.4.1 環(huán)形壓力容器纏繞的數(shù)學(xué)模型 158
8.4.2 纏繞成型控制 161
8.5 球形壓力容器 163
8.5.1 球形壓力容器纏繞規(guī)律 164
8.5.2 球形纏繞切點數(shù)對線型的影響 165
8.5.3 球形氣瓶應(yīng)力預(yù)測分析 166
8.5.4 球形氣瓶纏繞實驗 167
8.6 高速飛輪轉(zhuǎn)子護(hù)套 167
8.6.1 飛輪轉(zhuǎn)子的工作原理及構(gòu)造 168
8.6.2 飛輪轉(zhuǎn)子護(hù)套應(yīng)變分析 169
8.6.3 轉(zhuǎn)軸與輪轂應(yīng)變分析 169
8.6.4 復(fù)合材料纏繞層應(yīng)力分析 170
8.6.5 飛輪有限元分析 171
8.6.6 飛輪纏繞實驗 172
第9章 復(fù)合材料壓力容器監(jiān)測及測試方法 173
9.1 復(fù)合材料壓力容器質(zhì)量檢測 173
9.1.1 外觀檢測 173
9.1.2 實時在線監(jiān)測技術(shù) 175
9.1.3 無損檢測技術(shù) 176
9.2 復(fù)合材料壓力容器水壓實驗 180
9.2.1 內(nèi)壓實驗 180
9.2.2 疲勞實驗 182
9.2.3 爆破實驗 183
9.2.4 壓力實驗監(jiān)測手段 184
參考文獻(xiàn) 189