碳纤维缠绕压力容器动力特性有限元分析 被引量：3

1

作者 刘冬霞 梁力 +2 位作者 李明 鲍性磊 李鑫 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第3期461-469,共9页

目的研究碳纤维缠绕压力容器的破坏机理,分析碳纤维缠绕压力容器动力爆破情况,预测容器的爆破压力并评估其安全可靠性.方法结合复合材料层合板力学性能的研究成果并将ANSYS/LS-DYNA成熟的有限元模拟失效方法引进到压力容器水压爆破动力... 目的研究碳纤维缠绕压力容器的破坏机理,分析碳纤维缠绕压力容器动力爆破情况,预测容器的爆破压力并评估其安全可靠性.方法结合复合材料层合板力学性能的研究成果并将ANSYS/LS-DYNA成熟的有限元模拟失效方法引进到压力容器水压爆破动力分析中.结果求得某2.0 L压力容器在线性匀速加载情况下,采用Chang-Chang首层失效模型的爆破压力值为69.8 MPa,爆破时间为加载后的3.87 s,采用Chang-chang全部层失效模型的爆破压力值为77.1 MPa,爆破时间为加载后的3.95 s,采用Tsai-wu刚度退化模型的失效压力值为78.04 MPa,失效时间为加载后的3.902 s,该三个失效压力值与现场试验值80.6 MPa的误差在合理范围内,并且得出采用Tsai-wu刚度退化模型计算的失效压力值与现场试验值的误差为3.18%,较适合该情况的模拟.结论采用ANSYS/LS-DYNA得到了容器在水压动力爆破时复合材料逐层破坏结果,数值模拟的爆破压力较保守,提供了一定的安全储备,适于工程应用. 展开更多

关键词 碳纤维缠绕压力容器 动力性能 有限单元法 LS-DYNA软件 爆破压力

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复合材料缠绕压力容器冲击损伤分析 被引量：8

2

作者 任明法 杨留鑫 孙冬生 《压力容器》 2012年第10期29-35,共7页

基于复合材料经典层合板理论和冲击动力学理论,采用Chang-Chang损伤准则对受低速冲击后的复合材料缠绕层进行损伤判定,并进行相应的刚度折减,分析复合材料纤维缠绕压力容器在冲击载荷作用下的动态响应和损伤状况。结合动力松弛法分析冲... 基于复合材料经典层合板理论和冲击动力学理论,采用Chang-Chang损伤准则对受低速冲击后的复合材料缠绕层进行损伤判定,并进行相应的刚度折减,分析复合材料纤维缠绕压力容器在冲击载荷作用下的动态响应和损伤状况。结合动力松弛法分析冲击能量对不同工作压力下复合材料缠绕压力容器抗冲击性能的影响,并对压力容器不同部位的抗冲击敏感性进行了相应研究,预测出压力容器的缠绕层损伤特征和最不利的冲击位置。 展开更多

关键词 复合材料缠绕压力容器 缠绕层 损伤 抗冲击性能 动力松弛法

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纤维缠绕压力容器的结构设计和应力分析

3

作者 张少实 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS 1985年第A7期69-81,共13页

本文讨论了纤维缠绕压力容器封头结构设计问题;给出了纤维缠绕薄壳在任意载荷作用下应力分析有限元半解析法。

关键词 局部坐标系 大地坐标系 主方向 纤维缠绕压力容器 封头 级数 结构设计 幅值 应力分析 结构分析 纤维缠绕角

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纤维缠绕压力容器爆破压强计算 被引量：27

4

作者 陈汝训 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2000年第6期28-31,共4页

用于固体火箭发动机壳体和工业贮罐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... 用于固体火箭发动机壳体和工业贮罐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 ,计算值与实测结果符合良好。这些方法可供纤维缠绕压力容器设计者参考或直接应用。 展开更多

关键词 纤维缠绕压力容器 爆破压强 纤维 强度

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基于精细化模型的纤维缠绕压力容器失效行为及容积特性影响因素分析 被引量：6

5

作者 祖磊 金书明 +2 位作者 张骞 张桂明 吴乔国 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第12期40-47,共8页

本文通过开展纤维缠绕压力容器水压爆破试验,结合数值仿真分析,探究其失效机理并分析了影响压力容器容积特性的因素。通过三维扫描仪测量出缠绕层的实际轮廓,对比三次样条公式预测的厚度,结合有限元软件Abaqus及Python脚本文件,给出了... 本文通过开展纤维缠绕压力容器水压爆破试验,结合数值仿真分析,探究其失效机理并分析了影响压力容器容积特性的因素。通过三维扫描仪测量出缠绕层的实际轮廓,对比三次样条公式预测的厚度,结合有限元软件Abaqus及Python脚本文件,给出了一种纤维缠绕压力容器的精细化建模方法,该方法直观且准确地描述每一个纤维缠绕层,通过在纤维缠绕层间加入内聚力单元表征层间损伤情况,利用三维Hashin失效准则对单元刚度进行衰减来实现复合材料层渐进失效分析,从而更加精确地预测压力容器的爆破压强;并结合试验测试结果对纤维缠绕压力容器失效行为进行分析;最后,基于该数值模型,开展了压力容器容积特性影响因素分析。结果表明:①三次样条厚度预测方法能较为准确地预测测地线纤维缠绕层在封头处的厚度分布情况;②采用缠绕层逐层建立并在层间插入黏性层单元,结合Hashin失效判据的渐进损伤计算方法,能够精准、全面以及直观地判断压力容器的各种损伤情况;③压力容器水压实验打爆结果为76 MPa,与有限元计算结果误差为3.3%,且位移应变结果与实际测量值误差在10%以内,表明通过载荷位移曲线破坏位置的位移突变确定爆破压强是合理的;④对于Ⅲ型压力容器,可以通过增大设计爆压提高容器的容积特性系数,且相同容积的压力容器的容积特性随着长径比的增加而减小。 展开更多

关键词 纤维缠绕压力容器 封头精细化建模 内聚力单元 三维Hashin失效准则 容积特性 复合材料

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玻璃纤维缠绕压力容器接头分析

6

作者 陈汝训 《玻璃钢／复合材料》 CAS 1983年第4期23-26,共4页

1、前言 玻璃纤维缠绕压力容器在宇航工业中首先使用以来,目前在化工、建筑等工业中也得到越来越广泛的应用。为了缠绕工艺和使用的需要,通常要在容器的两端安装金属接头(一般为铝合金)。容器的结构尺寸及缠绕规律按玻璃钢容器的设计理... 1、前言 玻璃纤维缠绕压力容器在宇航工业中首先使用以来,目前在化工、建筑等工业中也得到越来越广泛的应用。为了缠绕工艺和使用的需要,通常要在容器的两端安装金属接头(一般为铝合金)。容器的结构尺寸及缠绕规律按玻璃钢容器的设计理论确定以后,如何确定金属接头的形状和尺寸,就成为玻璃钢容器设计的重要内容之一。 接头肩根部是压力容器的重要受力部位, 展开更多

关键词 金属 螺栓 厚度 铝合金 金属材料 紧固件 轻有色金属合金 纤维缠绕压力容器 玻璃钢容器

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数控缠绕机闭环压力控制系统开发与研究 被引量：1

7

作者 胡梅贻 史耀耀 +1 位作者 王俊霞 李敬华 《机床与液压》 北大核心 2007年第7期34-36,共3页

缠绕压力是保证复合材料缠绕制品质量的关键物理参数,在分析目前液压开环压力控制系统优缺点的基础上,结合气压传动的特点开发一套数控布带缠绕机闭环压力系统,并对其中各元器件选择原则进行研究,在实际应用中,该压力控制系统的动静态... 缠绕压力是保证复合材料缠绕制品质量的关键物理参数,在分析目前液压开环压力控制系统优缺点的基础上,结合气压传动的特点开发一套数控布带缠绕机闭环压力系统,并对其中各元器件选择原则进行研究,在实际应用中,该压力控制系统的动静态性能非常稳定,控制精度比较高。 展开更多

关键词 缠绕压力 缠绕机 闭环压力控制

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航天系统用纤维缠绕/金属内衬压力容器的寿命分析技术 被引量：10

8

作者 王小永 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期47-52,共6页

本文分析航天系统对纤维缠绕/金属内衬压力容器的寿命要求,介绍近几年国外航天技术领域对纤维缠绕/金属内衬压力容器普遍采用的寿命分析技术,同时对各种分析技术在使用时应关注的问题进行讨论,并对不同技术之间的差异进行比较。

关键词 纤维缠绕/金属内衬压力容器 循环疲劳 应力破裂 寿命分析

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基于锥体结构复合材料制品布带缠绕成型关键工艺参数优化

9

作者 王慧敏 任亮 +2 位作者 范微微 陈阳 孙丽 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期87-92,共6页

为了研究布带缠绕工艺参数的精密控制与时变耦合效应对锥体结构复合材料制品性能及内部质量的影响,本文通过设计实验以及响应面法对喷管扩散段制品开展了布带缠绕成型关键工艺参数的优化研究。结果表明,采用50 mm宽碳布带缠绕成型时缠... 为了研究布带缠绕工艺参数的精密控制与时变耦合效应对锥体结构复合材料制品性能及内部质量的影响,本文通过设计实验以及响应面法对喷管扩散段制品开展了布带缠绕成型关键工艺参数的优化研究。结果表明,采用50 mm宽碳布带缠绕成型时缠绕温度和缠绕压力控制在(60~65)℃(/700~800)N时,制品层间剪切强度达21 MPa,超声检测dB差值波动在5%左右。在此工艺条件下,制品内部质量有较大提升,可满足工程化高效提速要求。 展开更多

关键词 布带缠绕 缠绕压力 缠绕温度 耦合域

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竹缠绕复合压力管的研究与开发 被引量：12

10

作者 王戈 邓健超 +2 位作者 陈复明 程海涛 叶柃 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期127-132,共6页

在城镇化建设进程不断加快的背景下，管道需求量逐年增加。目前，我国生产传统管道（如水泥管、钢管、塑料管等）使用的原材料为不可再生资源，且生产加工过程存在高能耗、高污染问题，因此，研究开发具有低碳、环保、节能、资源可再生... 在城镇化建设进程不断加快的背景下，管道需求量逐年增加。目前，我国生产传统管道（如水泥管、钢管、塑料管等）使用的原材料为不可再生资源，且生产加工过程存在高能耗、高污染问题，因此，研究开发具有低碳、环保、节能、资源可再生等优势的竹缠绕复合压力管以逐步取代部分传统压力管道对于城镇化发展具有重要的社会意义。竹缠绕复合压力管是一种以竹材作为增强材料、合成树脂作为黏接剂，采用往复式机械缠绕工艺复合而成的具有较强抗压能力的新型生物质管道。本文从原料、成型工艺、管体结构与功能等方面介绍了竹缠绕复合压力管的制备工艺，列举了竹缠绕复合压力管的主要性能，并讨论了竹缠绕复合压力管与传统压力管道在综合性能方面的异同。近年来竹缠绕复合压力管加工工艺和设备日趋成熟，已建立中试生产线；竹缠绕复合压力管在新疆、浙江、黑龙江进行中试应用，取得了良好效果；竹缠绕复合压力管大规模工业化生产线已在湖北襄阳正式投产。本文还从经济效益、生态效益与社会效益等方面对竹缠绕复合压力管的效益进行分析，并与传统压力管道对比讨论。同时，本文就竹缠绕复合压力管的开发与应用提出了存在的问题，对未来的发展方向提出建议：1）纤维原料的处理技术有待提高，性能优异的胶黏剂有待研制，高效率缠绕工艺、自动化缠绕设备有待研发；2）建议增加性能评估指标，摸索环向层积胶合界面表征技术，完善性能评价体系；3）为保证竹缠绕复合压力管产品质量，促进市场规范化，建议制定相关标准及规范。 展开更多

关键词 竹缠绕复合压力管 竹篾和竹束纤维 缠绕成型 开发与应用

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纤维缠绕复合材料压力容器CAD/CAE/CAM一体化研究 被引量：9

11

作者 佟丽莉 林再文 侯涤洋 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 2004年第1期33-37,共5页

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。 展开更多

关键词 纤维缠绕复合材料压力容器 CAD/CAE/CAM一体化 微分几何理论 非测地线缠绕轨迹 包角方程 绕丝头运动方程 分段线性 动态仿真模拟

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原苏联芳纶纤维性能及初步应用研究 被引量：3

12

作者 雷海锋 杨建奎 +1 位作者 张炜 李洪国 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 1994年第6期58-61,共4页

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、ＡｐＭ... 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。 展开更多

关键词 芳纶纤维~[1712] 缠绕压力容器 容器特性系数 纤维强度转化率

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BCCP内水压承载能力原型试验 被引量：4

13

作者 孙岳阳 胡少伟 +2 位作者 乔艳敏 陆俊 胡登兴 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期171-178,共8页

为了研究钢筋缠绕钢筒混凝土压力管(BCCP)在内水压作用下的承载破坏特征,设计了三个不同管径的BCCP内水压现场原型试验.在管径1800 mm BCCP的钢筒、钢筋和混凝土保护层上布置环向应变片,逐级施加内水压至2.5 MPy,得到了各部位在内水压... 为了研究钢筋缠绕钢筒混凝土压力管(BCCP)在内水压作用下的承载破坏特征,设计了三个不同管径的BCCP内水压现场原型试验.在管径1800 mm BCCP的钢筒、钢筋和混凝土保护层上布置环向应变片,逐级施加内水压至2.5 MPy,得到了各部位在内水压作用下的受力变化规律.主要结论如下:BCCP从生产时施加预应力到承受内水压至最终破坏的受力过程可分为5个阶段.1)管芯受预应力钢筋环向作用力阶段.缠筋后,钢筒与混凝土形成的管芯受到一个初始预压应力;2)保护层开裂前整管承受内水压弹性阶段.对应于试验中内水压小于1.5 MPa的阶段,管芯依然受压,而预应力钢筋和外混凝土保护层受拉;3)保护层开裂,管芯承受内水压弹性阶段.试验中当内水压达到1.6 MPa后,保护层开始达到抗拉强度开裂,混凝土管芯也从初始的受压慢慢转变为受拉,依然处于弹性状态;4)管芯开裂,钢筒和钢筋受拉弹性阶段.当内水压达到2.2 MPa后,管芯径向开裂,但是钢筒和钢筋的应力随内水压依然稳步增长;5)管道破坏阶段.钢筒和预应力钢筋达到最终屈服强度,整管丧失承载能力.研究成果可为BCCP在输调水工程中的推广使用以及相关标准的制定提供依据. 展开更多

关键词 钢筋缠绕钢筒混凝土压力管(BCCP) 内水压 试验 应变 承载能力

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BCCP结构设计计算方法与设计准则 被引量：1

14

作者 孙岳阳 胡少伟 +1 位作者 明攀 黄逸群 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期460-465,共6页

为设计钢筋缠绕钢筒混凝土压力管(BCCP),参考PCCP规范,提出适用于BCCP的外荷载和截面内力计算方法。考虑保护层对整管截面刚度的贡献,通过不同荷载组合工况下截面应力应变线性分布的假设,给出BCCP中管芯、钢筒、钢筋和保护层的应力应变... 为设计钢筋缠绕钢筒混凝土压力管(BCCP),参考PCCP规范,提出适用于BCCP的外荷载和截面内力计算方法。考虑保护层对整管截面刚度的贡献,通过不同荷载组合工况下截面应力应变线性分布的假设,给出BCCP中管芯、钢筒、钢筋和保护层的应力应变计算方法。设计时遵循工作极限状态、弹性极限状态和强度极限状态设计准则,提出各个极限状态具体的准则条件。选用实际工程中内径2000 mm的埋置式BCCP进行计算,结果表明该管型在各个荷载组合工况下计算的判断指标都比相应的设计准则要小,结构是安全的。 展开更多

关键词 钢筋缠绕钢筒混凝土压力管(BCCP) 应力 应变 极限状态 设计计算 设计准则

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养护条件对BCCP抗氯离子侵蚀性能的影响与比较分析 被引量：3

15

作者 胡钰泉 胡少伟 +2 位作者 李文昊 汪旭 孙兆斌 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期559-567,共9页

通过测试钢筋缠绕预应力钢筒混凝土管道(BCCP)细石混凝土保护层试块在标准养护(S),低压养护(0.7P),蒸汽养护(ZS)和蒸汽-低压养护(Z0.7P)条件下的氯离子扩散系数、抗压强度和吸水率,研究养护方式对BCCP抗氯离子侵蚀能力的影响,并基于灰... 通过测试钢筋缠绕预应力钢筒混凝土管道(BCCP)细石混凝土保护层试块在标准养护(S),低压养护(0.7P),蒸汽养护(ZS)和蒸汽-低压养护(Z0.7P)条件下的氯离子扩散系数、抗压强度和吸水率,研究养护方式对BCCP抗氯离子侵蚀能力的影响,并基于灰色关联分析法,比较各因素的影响程度。结果表明:混凝土的抗氯离子侵蚀能力随着养护龄期的增加而增加,单掺矿粉混凝土始终表现最优,使用高抗硫水泥会降低混凝土本身抗氯能力。低压和蒸汽养护的混凝土在早龄期抗氯能力高于标准养护,但随水化龄期的增长,逐渐低于标准养护。低压不会对蒸养混凝土内部产生损伤,反而会提高混凝土的密实度,因此,在养护龄期14 d以前,扩散系数关系为S>0.7P>ZS>Z0.7P,28 d以后,变为ZS>Z0.7P>0.7P>S;此外,养护气压和养护湿度对混凝土抗氯离子渗透性影响最大,其次是养护温度,养护龄期的影响最小。 展开更多

关键词 钢筋缠绕预应力钢筒混凝土压力管 混凝土 养护方式 氯离子扩散系数 配合比 关联系数

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