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.     

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。     

应用有限元法分析碳纤维复合飞轮强度

针对碳纤维/环氧复合材料具有的各向异性的特点,分别采用弹性力学的解析法和有限元法对集成化储能系统中的碳纤维复合转子进行了强度分析,给出了碳纤维复合转子强度计算的解析公式,对有限元法在该问题中的应用进行了详细说明。文中最后对比了二者在应用中的差异,并提出了采用密度小、弹性模量低的材料做轴或在轴与飞轮之间添加弹性层,可以提高飞轮转速,最大限度地利用碳纤维增强复合材料的优良性能这一优化设计思想。     

复合材料高速储能飞轮强度极限转速的确定

从复合材料的强度准则出发，提出了高速储能飞轮的强度条件，并结合有限元分析和优化设计思想，建立了基于强度的飞极限转速的数学模型，给出了相应的计算方法，作为算例，运用该方法计算了混合动力汽车飞轮电池中典型复合材料飞轮的极限转速，得到了相应的应力分布，为飞轮的设计开发提供了有效的研究手段。     

稀土永磁高速同步电机转子机械强度的计算

随着新型永磁材料的出现和其性能的不断改进、提高,国内外都在研制稀土永磁高速同步电机,永磁高速电机的转子结构形式以套环式转子较好。为了保证套环式转子能可靠运行,必须合理选择套环的厚度和过盈量以保证转子机械强度。本文利用弹性平面问题有限元法,推导了套环式转子的过盈装配应力和旋转应力的计算公式,并简要地介绍了在TQ—16电子计算机上计算3千瓦,20000转/分稀土永磁高速同步电机转子机械强度的结果。     

缠绕角对复合材料内压管强度的影响

基于Hoffman复合材料失效准则,考察了缠绕角对两端封闭的纤维缠绕复合材料内压管道(环向/轴向应力比为2∶1)强度的影响。分析表明,纤维缠绕角的变化对复合材料内压管强度的影响显著,不合理的缠绕角将明显增加成本。对该文考察的碳纤维/环氧、玻璃纤维/环氧、硼纤维/环氧复合材料而言,内压管最佳的缠绕角位于45°~55°的范围内。偏离该范围会导致管材失效的可能性大大提高。分析还表明,对于该类内压管材,其失效主要取决于垂直于纤维方向的强度和应力,因而可以对Hoffman准则予以简化。     

纤维增强热塑复合材料高压容器制备工艺

采用玻璃纤维增强聚丙烯树脂缠绕铝合金6061内衬,缠绕方式为螺旋缠绕加环向缠绕,铺层方式为两层环向缠绕,两层54.4°螺旋缠绕,以此类推交替缠绕,封头采用测地线缠绕.对纤维增强热塑复合材料高压容器制备工艺进行研究和试验验证,最终得到高压容器.     

飞轮转子弹塑性设计的有限元数值模拟与分析

根据弹塑性力学的基本理论 ,进行了复合材料飞轮转子的设计与分析 ,并通过有限元分析软件的数值模拟与分析 ,验证了弹塑性设计的有效性。作为算例的飞轮转子外直径 2 0 0 m m,轮环厚 4 0 m m,高 2 0 0 mm。在考虑塑性设计后 ,飞轮的极限转速提高了 2 9% ,达到 4 5 0 0 0 r/ m ,储能密度达到 14 0 W· h/ kg     

碳纤维缠绕铝合金内衬复合材料储氢容器力学分析

高压储氢技术是目前最接近产业化的车载储氢技术,高压储氢容器是该技术的核心设备,对其进行力学分析对设计这类容器十分重要.提出了一种碳纤维缠绕铝合金内衬高压储氢容器的力学分析方法.通过对碳纤维增强层进行模型简化,将复合材料容器的复合层简化为1个环向缠绕层和1个轴向缠绕层的2个子模型;通过对子模型进行弹性力学分析,推导出筒体上纵向和环向缠绕相结合的纤维层的应力公式.由该计算公式得到的结果具有较好的正确性,其误差在6%以内,可以满足工程计算.     

拉压模量不同厚壁圆筒轴对称问题应力分析

岩石类材料（包括混凝土材料）的弹性模量和泊松比在受拉与受压状态下是有明显差异的,推导了拉压弹性模量不同的厚壁圆筒轴对称问题的弹性力学解答。结果表明：不同的拉压模量对径向应力几乎没有影响,而对环向应力分布有显著影响。当受压模量与受拉模量比值介于0．25—4之间时,采用等模量的应力解答引起的误差在工程上处于可以接受的范围之内。     

柔性注压锚杆应力及许用拉拔荷载的确定

柔性注压锚杆是一种新型锚杆,通过对其建立力学模型,导出了锚杆体纵向、环向和切向应力分量的公式。应用强度理论,建立了锚杆体中钢丝、高弹性橡胶及胶合面的强度条件,得出锚杆的最大许用拉拔荷载。这些结果可为该新型锚杆的结构设计、尺寸参数选择与试验提供参考依据。     

1 000 MW级汽轮发电机转子绕组副槽通风冷却系统的分析计算

依据空气动力学原理,建立了副槽通风系统的转子绕组通风计算模型,给出了副槽和转子绕组径向风道内冷却气体压力、流量和流速的计算方程,并对一台转子绕组采用副槽通风系统的1000MW汽轮发电机副槽和转子绕组的通风进行了分析计算。使用节点单元热阻等效网络方法计算出了该电机转子绕组各单元的温度。该分析计算方法对大容量汽轮发电机的设计是实用有效的。     

腈纶／棉50／50 20^s／2转杯纺的生产实践

介绍了腈纶／棉混纺转杯纺纱线在生产过程中的主要工艺和技术措施,重点对转杯纺的工艺配置和股线络筒时使用的捻接器型号及调整方法进行了探讨．结果表明,选择OK40型号的分梳辊,转速采用7700r／min,成纱质量高;单纱捻接使用喷雾式捻接器捻接强力高;股纱的捻接用SKN2000型捻接器,配合适宜的宽型捻接室和相应室盖,捻接强力及外观较好．     

叠合梁斜截面抗剪性能的试验研究

通过对叠合模型梁的承载能力、梁的变形特征、裂缝的形成和发展过程以及梁中箍筋、纵筋应力变化情况的观测,得到了按斜截面抗剪强度设计的叠合梁的破坏过程,以及在这个过程中箍筋所起的影响作用.试验结果表明:参照整浇梁的理论计算方法,二次受力叠合梁的极限抗剪承载力比相应情况的整浇梁要略高,其中箍筋的实际有效作用比由规范公式[1]计算得出的理论贡献值要大;梁的变形特性以及裂缝开展情况与一般整浇梁很类似,其最终破坏形态也与一般整浇梁接近.试验成果为叠合梁的进一步研究和工程应用提供了有价值的实验依据.     

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.     

静态破碎剂对钢管径向膨胀压应力试验

为考察静态破碎过程中径向膨胀压应力沿孔深方向的分布,探究孔径、孔深、约束程度对径向膨胀压应力大小的影响规律,利用无缝钢管模拟钻孔,采用电阻应变片法测量了静态破碎剂在结硬过程中对21个试件的径向膨胀压应力.根据“钢管混凝土套箍理论”,将钢管截面面积与静态破碎剂截面面积的比值定义为约束程度.试验结果表明:静态破碎剂产生的径向膨胀压应力沿孔深方向并非均匀分布,一般钻孔中部和底部的膨胀压应力大于上部;孔径越大,孔底部与上部的径向膨胀压应力相差越大,相同时间内孔中部和底部所能达到的膨胀压应力越大,孔口溢出的破碎剂越多;孔深和约束程度对膨胀压应力的发展速度影响不大,孔中部和底部静态破碎剂所产生的膨胀压应力随着孔深或约束程度的增大而增大;选用合适孔深、较大孔径更有利于静态破碎剂发挥其膨胀潜力.     

电力变压器线圈短路力计算与分析

针对电力变压器线圈的短路问题,分析了其易短路的原因;介绍了电力变压器线圈短路力简化计算模型和线圈径向力与轴向力的计算分析方法;提出了在产品设计过程中如何提高抗短路强度的具体措施.     

基于非线性函数寻优的汽轮机启动规划

根据电厂汽轮机运行规程,针对某320 MW亚临界凝汽式汽轮机,利用有限元软件ANSYS对汽轮机转子建立有限元模型.根据该机组的冷态启动数据,计算出启动过程的最大应力曲线,验证启动过程中最大应力的产生位置.改变蒸汽温升率和暖机时间,拟定不同的冷态启动方案,分析不同启动工况的应力大小和启动时间,建立了时间相关项和启动过程中应力的相关模型,并将启动规划问题转换为限定条件的函数最优化问题.在保证汽轮机转子应力满足强度要求的同时,求出最小的启动时间,优化启动曲线.