纖維纏繞壓力容器設計原理與方法

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 纖維纏繞壓力容器的研究進展 1
1.2 纖維纏繞壓力容器的結構與材料 3
1.2.1 纖維纏繞壓力容器的結構 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 纖維纏繞線型設計基礎 12
2.1 復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 線型設計與仿真軟件 19
2.3.1 國內(nèi)設計仿真軟件 19
2.3.2 國外設計仿真軟件 20
第3章 纖維纏繞工藝參數(shù)設計基礎 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)設計與控制 32
3.4.1 預浸帶黏性表征 32
3.4.2 干法纏繞工藝窗口調(diào)控 35
第4章 復合材料層合板彈性力學基礎 38
4.1 單層板彈性力學基礎 38
4.1.1 復合材料彈性力學 38
4.1.2 正軸剛度 42
4.1.3 偏軸剛度 46
4.2 層合板彈性力學基礎 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 層合板應力分析 80
第5章 復合材料強度理論 83
5.1 復合材料結構強度特點 83
5.1.1 層間強度 83
5.1.2 界面性能 83
5.2 經(jīng)典失效準則 84
5.2.1 *大應力準則 84
5.2.2 *大應變準則 84
5.2.3 Tsai-Hill準則 85
5.2.4 Hoffman準則 85
5.2.5 Tsai-Wu張量準則 85
5.2.6 Hashin準則 86
5.2.7 Yamada-Sun準則 86
5.2.8 Puck準則 87
5.3 層間失效準則 88
5.3.1 *大應力準則 88
5.3.2 層間應力相互作用準則 88
5.3.3 Tong-Norris準則 88
5.3.4 二次分層失效準則 88
5.3.5 Ye分層準則 89
5.3.6 Camanho-Matthews層間失效準則 89
5.3.7 Tong層間失效準則 89
5.4 復合材料退化準則 89
5.4.1 Camanho-Matthews材料性能退化準則 90
5.4.2 Olmedo-Santiuste材料性能退化準則 90
第6章 纖維纏繞壓力容器的結構設計 91
6.1 基本力學性能測試 91
6.1.1 基于NOL環(huán)的基本力學性能測試 91
6.1.2 基于單向板的基本力學性能測試 95
6.2 芯模與內(nèi)襯設計 97
6.2.1 芯模設計基礎 97
6.2.2 金屬內(nèi)襯設計 101
6.2.3 非金屬內(nèi)襯設計 103
6.3 封頭厚度預測 104
6.4 復合材料層設計 107
6.4.1 基于經(jīng)典層合板理論的設計 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-結構一體化設計 114
第7章 纖維纏繞壓力容器的強度分析 115
7.1 內(nèi)襯/芯模強度校核 115
7.1.1 內(nèi)襯屈曲分析 116
7.1.2 內(nèi)襯/芯模強度分析 123
7.2 復合材料纏繞層的強度校核 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 封頭補強技術 127
7.3.1 補強方式 128
7.3.2 封頭精細化補強設計與仿真 129
第8章 典型纖維纏繞壓力容器的設計與分析 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 表層光滑性設計 155
8.3.2 厚度均勻性設計 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 球形氣瓶應力預測分析 166
8.5.4 球形氣瓶纏繞實驗 167
8.6 高速飛輪轉子護套 167
8.6.1 飛輪轉子的工作原理及構造 168
8.6.2 飛輪轉子護套應變分析 169
8.6.3 轉軸與輪轂應變分析 169
8.6.4 復合材料纏繞層應力分析 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 復合材料壓力容器監(jiān)測及測試方法 173
9.1 復合材料壓力容器質(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 175
9.1.3 無損檢測技術 176
9.2 復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 189