碳纤维绑扎表贴式高速永磁电机转子强度分析

针对表贴式高速永磁电机中分块永磁体转子的强度分析问题,基于弹性力学理论,推导了分块永磁体转子强度的解析表达式.采用解析算法计算碳纤维护套、永磁体以及转轴中的径向应力、切向应力和等效应力,并将解析法的计算结果与有限元法的计算结果进行比较.结果表明：转子在静止和高速转动状况下,解析解都能够准确地计算出表贴式分块永磁体转子的应力分布,且解析解与有限元的误差很小,完全在可接受范围之内.     

碳纤维护套高速永磁电机热态转子强度

针对表贴式高速永磁电机碳纤维护套转子的强度计算问题,将转子受力状况简化为平面应力问题,推导了高速热态永磁转子的强度解析解.分别采用解析解和有限元法分析一台表贴式高速永磁电机的转子强度.结果表明,2种方法的计算结果吻合,解析解能够准确计算高速热态永磁转子的应力和位移.在转子强度解析解的基础上,研究护套厚度和转子静态过盈量对强度的影响,总结了表贴式高速永磁电机碳纤维护套转子的强度变化规律.     

具有初始位移的两层转子结构复合材料储能飞轮的应力及位移分析

因为两层转子结构飞轮一般是由内、外两层转子通过挤压组合而成,故在两层的接触面上就有初始位移。作者结合复合材料飞轮转子的结构特点,根据非均质各向异性弹性理论建立了转子的计算模型,得到带有初始位移的两层转子结构复合材料储能飞轮在工作转速情况下,应力和位移计算的解析公式,给出了任一点的径向、环向应力及径向位移。并按照所建立的计算模型对在不同转速时,不同的位置对径向、环向应力和径向位移的影响进行探讨。     

不同模量比对复合材料储能飞轮强度的影响

以材料的环向与径向模量比λ作为参量,利用ANSYS有限元分析软件,对给定尺寸不同材料的单层及双层异构复合材料飞轮转子进行强度计算,得出飞轮转子在高速旋转时的径向和环向应力分布规律。进而利用强度比方程求解各种结构的强度比,分析材料参数对飞轮转子强度的影响。     

复合材料储能飞轮研究

复合材料储能飞轮转子的内部主要应力是环向应力和径向应力。纤维增强复合材料飞轮转子的径向强度远小于环向强度,径向应力是导致储能飞轮分层失效的一个重要因素,结合缠绕材料的刚度、密度以及缠绕角对应力分布和储能总量的影响,采用过盈装配的多层飞轮结构可显著降低其径向应力,而用张力缠绕的储能飞轮外侧缠绕张力大于内侧,效果与过盈装配的多层飞轮相同,且制作较为简便.     

复合材料储能飞轮研究

复合材料储能飞轮转子的内部主要应力是环向应力和径向应力.纤维增强复合材料飞轮转子的径向强度远小于环向强度,径向应力是导致储能飞轮分层失效的一个重要因素,结合缠绕材料的刚度、密度以及缠绕角对应力分布和储能总量的影响,采用过盈装配的多层飞轮结构可显著降低其径向应力,而用张力缠绕的储能飞轮外侧缠绕张力大于内侧,效果与过盈装配的多层飞轮相同,且制作较为简便.     

基于有限元的碳纤维木质复合板力学性能分析

通过实验分析,施加碳纤维后的木质复合材料的内结合强度、弹性模量和静曲强度与不施加碳纤维时单纯的纤维板的数据相比有较为显著的提高。利用高精度单胞模型将碳纤维复合材料的细观结构与宏观力学性能相结合,基于有限元法对碳纤维复合材料的细观结构进行分析,建立单胞模型,并对单元刚度矩阵进行推导。在ANSYS软件环境下对复合材料进行了...     

超高分子质量聚乙烯纤维织物表面紫外接枝改性的影响因素研究

采用UHMWPEF与碳纤维混杂复合,可有望解决碳纤维复合材料应用过程中的高成本问题.为了提高UHMWPEF与碳纤维混杂复合材料的界面强度,采用紫外辐照接枝方法对UHMWPEF织物表面进行改性,考察了不同接枝条件对织物改性的影响.实验结果表明:接枝方法、接枝单体、引发剂、除氧剂和紫外辐照时间等因素的变化都可明显改变UHMWPEF织物表面接枝率;UHMWPEF与碳纤维混杂复合材料的层间剪切性能也明显提高.     

转子临界转速的求解方法比较

工程中的各种高速转子都需要确定其临界转速,以确保其在安全的转速范围工作,不发生共振.以一种实验型转子为研究对象,分别采用解析法和基于ANSYS的有限元法对其临界转速进行求解;再利用实验测量的方法测得该转子的临界转速值;把用解析法和有限元法计算所求得的数值与用实验所得实测值进行比较和分析,考查解析法和有限元法计算的准确性、可行性.结果表明基于ANSYS的有限元法对转子临界转速的计算准确性高,计算方便,为工程上其它转子临界转速的求解提供方法依据.     

非等厚碳纤维复合材料弹性膜盘结构的设计及制作

为更好地改善传动系统中轴系的运行情况,结合复合材料的优良性能,设计制作一非等厚的碳纤维复合材料弹性膜盘结构以替代弹性联轴器中的Ti合金弹性膜盘结构.基于ABAQUS软件,分析复合材料铺层角度以及铺层角度比例对复合材料弹性膜盘结构性能的影响;利用复合材料层合板的"等代设计法",基于ABAQUS软件,设计一非等厚的、与Ti合金弹性膜盘结构具有同等扭转刚度性能的碳纤维复合材料弹性膜盘结构;采用模压成型工艺制作碳纤维复合材料弹性膜盘结构并对其传递扭矩的能力和轴向位移补偿能力进行试验测试.结果表明:非等厚的碳纤维复合材料弹性膜盘结构可传递扭矩5 kN·m,轴向位移补偿能力可达到3.5 mm,可用做弹性联轴器中的弹性元件.     

多向纤维复合板的构造及其理论基础

利用群的表示理论,给出了纤维复合板宏观弹性刚度张量的本构形式,给出了纤维复合板宏观力学性质与基体和纤维力学性质的关系,寻找出各向同性纤维复合板的简单构造方法,其结果将可用于纤维复合板力学性质的设计,达到降低纤维复合板制造成本的目的。通过有限元数值仿真了三向纤维复合板和四向纤维复合板的力学性质,仿真数据与基于Hill平均的纤维复合板宏观弹性刚度张量表达式的计算结果一致。     

碳纤维复合材料周铣加工过程的数值模拟研究

为了对碳纤维铣削过程进行研究,建立了碳纤维复合材料三维周铣加工的有限元计算模型,并研究了切削层简化及材料去除等建模关键技术。通过将周铣力施加到碳纤维复合材料的有限元计算模型,研究了铣削力对碳纤维复合材料的周铣加工过程。通过数值模拟获得了碳纤维复合材料铣削过程中的应力分布情况,数值模拟为碳纤维复合材料切削参数及刀具参数优化研究提供了参考。     

Study on the Pyrolytic Carbon Generated by the Electric Heating CVD Method

A new method of fabricating C/C composite materials, namely electric heating CVD method, was used, which electrified the carbon fiber directly by using the conductivity of itself. Acetylene was used as the carbon source with nitrogen as dilution gas, and the pyrolytic carbon started to deposit on the carbon fiber surface when the deposition temperature was reached. The morphology of pyrolytic carbon was characterized by SEM, and the surface properties of carbon fibers before and after CVD were characterized by Raman spectroscopy. The experimental results show that the electric heating method is a novel method to fabricate C/C composite materials, which can form a dense C/C composite material in a short time. The order degree and the average crystallite size of the carbon fiber surface were decreased after the experiment.     

碳纳米纤维／镍管复合材料的制备

采用化学镀法在化学纤维布表面覆盖均匀镍层,通过热处理去除基体后获得中空镍纤维管;将其置于化学气相沉积装置中,通过调整合适的氢气和甲烷流量比及气压条件制备了以中空微米镍纤维管为主体结构、碳纳米纤维（CNF）以及金属管体结构为存储介质的碳纳米纤维／镍管复合纤维材料．运用扫描电子显微镜（SEM）分析中空镍纤维及复合纤维管表面形貌,x射线衍射（XRD）对复合纤维管晶相组成进行表征．结果表明,利用模版法制备出的中空镍纤维管孔径在10μm左右,管壁厚约0．5μm;化学气相沉积制备过程中,当微波功率500W,氢气和甲烷流量比100：6,气压4．0kPa,沉积时间5min时,复合纤维管外壁和端口内壁均匀沉积长径比较大且直径均匀分布的碳纳米纤维,碳纤维直径约50nm;复合纤维成分为碳纳米纤维、镍和三镍化磷合金相,其中碳纳米纤维表现为石墨相．表面覆盖有碳纳米纤维的镍管复合材料,增加了材料自身的吸附存储和导电性能,可应用于多相催化、电容存储和电极材料等领域．     

材料参数对短纤维增强金属基复合材料变形行为和性能的影响

运用大应变弹塑性有限元方法和修正混合律,研究了材料参数（纤维长径比、体积分数、根间距）对短纤维金属基复合材料变形行为和性能（弹性模量和屈服应力）的影响。研究结果表明,低应变阶段的应力应变分配系数与复合材料弹性模量之间存在确定的关系,预测的弹性模量与试验结果及Ｅｓｈｅｌｂｙ模型吻合得很好,屈服应力明显小于基体屈服强度。     

Prediction of the biaxial failure strength of composite laminates with unit cell analytic model

A new method to predict the ultimate strength of fiber reinforced composites under arbitrary load condition is introduced. The micromechanics strength theory is used to perform the final failure prediction of composite laminates. The theory is based on unit cell analytic model which can provide the ply composite material properties by only using the constituent fiber and matrix properties and the laminate geometric parameters without knowing any experimental information of the laminates. To show that this method is suitable for predicting the strength of composite laminates, the micromechanics strength theory is ranked by comparing it with all the micro-level and the best two macro-level theories chosen from the World Wide Failure Exercise. The results show that this method can be used for predicting strength of any composite laminates and provide a direct reference for composite optimum design.     

用非圆齿轮实现往复式压缩机速度波动的调节

提出了一种变等效转动惯量飞轮的设计方法。将微型飞轮安装在与往复式压缩机曲轴保持变速比的固定轴上，通过非圆齿轮传动实现轴与曲轴之间的变速比传动，不仅能完全消除曲轴的速度波动，而且能平衡输入扭矩的波动，大大减少飞轮自身的重量和转动惯量。     

复合相变蓄热材料太阳能通风井性能

针对太阳能通风井道蓄热单元的技术需求,制备了复合相变蓄热材料,并将其应用于通风井壁,建立了基于复合相变蓄热材料的太阳能通风井测试系统,并测试了其运行性能。结果表明：添加5%碳纳米管制备的复合相变材料,其导热系数为0.65 W/m·K,是添加前的2.03倍,相变潜热为107 J/g,是添加前的0.718倍。应用上述材料的太阳能通风井测试系统在10：00-21：00时段通风量为55.0~103.9 m³/h,其中在17：00风速和风量达到最大,为良好的自然通风提供了保障。