纤维缠绕复合材料压力容器设计分析

纤维缠绕压力容器由内胆、纤维增强缠绕层和纤维保护缠绕层组成,材料在载荷作用下影响应力等状态.纤维复合材料气瓶中关于结构设计的不确定性往往影响气瓶的性能,可通过模拟软件来仿真其性能,进而确定设计的可靠性与优缺点,模拟软件可以确定某种条件下相关结构的极限应力应变.复合材料气瓶的缠绕层与金属内衬的模拟仿真有助于优化整体结构,通过ABAQUS仿真软件对所设计的纤维气瓶进行仿真,验证其性能,进而优化其设计及技术,是朝着工业和经济解决方案迈出的重要一步.研究目的即对理论初设的复合材料气瓶结构使用有限元分析的方法验证其结构与性能,以满足相应的设计内容与技术要求.     

干纱缠绕圆柱壳体端部余弦折回曲线研究

 为使复合材料圆柱壳体预制件适应短周期快速生产、低成本、壳体厚壁成型的要求,基于缠绕区段划分原理推导出端部余弦折回曲线方程,并结合传统纺织理论,推导了余弦折回曲线模型下端部特征参数计算公式。最后基于对余弦折回曲线的分析,利用数值模拟证实余弦折回曲线在干纱缠绕圆柱壳体预成型中有利于高速加工;在缠绕厚度相对不大且需要高速缠绕加工情况下,可采用余弦曲线作为端部区段的折回曲线。     

多向纤维缠绕预制件的纤维取向

以一个缠绕循环为基础,建立了多向纤维缠绕预制件中一个体积微元的纤维取向(包括轴向取向、径向取向、环向取向)的计算模型。重点对工艺参数中缠绕角、纤维截面直径、缠绕初始半径等与环向取向和轴向取向纤维体积含量的关系进行了分析研究,并绘制了其关系曲线图。最后计算了轴向取向和环向取向纤维体积含量相等时缠绕角的值。为多向纤维缠绕预制件的结构设计、工艺设计提供很好的理论基础。     

凹印机印刷过程中的张力计算与张力控制

张力控制是凹印机整机控制的核心.印刷过程中,张力变化范围小,套印精度就容易控制.为了对凹印机张力控制的主要影响因素进行正确分析,在考虑料卷轴芯结构形式和重量分布的情况下,推导出凹印机放卷过程中的新的张力计算公式.在对我国凹印机几种张力控制的类型进行介绍的基础上,对张力传感器检测、浮动辊检测、浮动辊/反馈复合式检测等几种张力控制方式作了介绍.     

纤维螺旋缠绕管的缠绕角优化

为提高材料强度的利用效率,实现纤维缠绕管强度比沿壁厚的均匀分布,在内压和轴向力作用下,基于Tsai-Wu 准则,以沿壁厚方向的最小强度比最大化为目标,建立变缠绕角纤维缠绕管的最优化模型。提出将复合形法和梯度法相结合的改进优化算法,通过优化逐层变化的缠绕角使最小强度比最大化,实现强度比沿壁厚更均匀分布。以玻璃纤维管为例,在纯环向应力、环向应力与轴向应力之比为2：1和1：1的3 种工况下,研究不同壁厚条件下最优缠绕角分布及其强度比提升效果和均匀程度。结果表明：优化后结构的材料利用率明显提升,不同工况、壁厚对最优缠绕角的分布规律影响很大;最优缠绕角可以实现沿壁厚等强度。     

带织物层叠缠绕玻璃钢管的设计与缠绕成型

采用仿形织造方法织造带织物,并用该带织物层叠缠绕生产玻璃钢管道是一种新方法。在缠绕成型过程中,为了使管道的成型性良好,需要对缠绕角度、经纱长度、织物幅宽等进行设计,同时选择成型效果好的织物组织。试验结果表明:圆直管道预成型织物的缠绕角取决于织物幅宽、缠绕层数和管道直径;织物的经纱长度不等,按照一定的规律随缠绕层数的增加而增加;2/2斜纹组织织物的成型效果较好。     

复卷机恒张力控制的设计

针对复卷机在卷径变化以及加减速时对纸幅张力的影响,提出直接张力和间接张力相结合的复合张力控制、卷径实时计算等方法,用直接张力控制精度;用间接张力提高系统的抗扰动能力,以满足复卷时恒张力控制要求。     

筒纱退绕的张力控制系统分析

阐述了特种纤维复合材料生产设备中的筒纱退绕张力控制系统特点,并对张力控制器功能及参数设置进行了详细的介绍.该方法可为纺织类其他卷绕张力控制借鉴.     

多向纤维缠绕玻璃钢管的纤维体积分数

以跑道形纱线截面形状的假设为基础,从细观几何角度出发,建立了多向纤维缠绕玻璃钢管纤维体积分数的数学模型。由该模型可知,纤维体积分数与纱线宽度、纱线厚度、纤维缠绕循环数、螺旋缠绕角、缠绕初始半径以及纱线间隙有关,而与管长度无关。以4个采用相同原材料、不同缠绕参数缠绕而成的玻璃钢管为样品,分别计算了纤维体积分数的理论值和实际值,结果显示,二者基本符合,证明该模型是可用的,但仍存在一定的差别,最后对引起理论值偏大的原因进行了分析,主要是模型假设的理想化与气泡等的影响。     

无传感参数自适应纱线卷绕张力控制方法

为有效保持纱线卷绕系统中张力稳定,针对系统中存在的非线性和时变性参数,提出了一种基于张力观测器和参数自适应的无传感张力控制方法.首先,基于力矩平衡原理建立纱线卷绕系统数学模型,并设计了降阶张力观测器,将观测值作为系统输入前置反馈补偿值,避免了使用张力传感器带来的测量延迟;然后,采用Landau离散时间递推算法辨识卷绕系...     

AC-338络筒机结构性能分析

德国AC-338络筒机是目前最先进的自动络筒机,具有生产效率高、产品质量稳定、设备性能可靠、维护方便、自动化程度高等特点.文章主要介绍了AC-338络筒机的技术配制特征、分析了主要部件的结构性能.通过全面的分析,便于提高对引进设备的消化和吸收.     

浆纱机卷绕张力控制系统的改造

通过对纱线卷绕过程中张力变化的分析与研究，建立了张力控制模型，提出利用交流伺服系统控制张力的方案，对系统的软硬件进行了设计。该系统具有结构简单、精度高的优点。     

直接成筒缫丝的自动缫丝机结构设计

针对现有丝绸生产流程长、工序多、效率低的问题,探索了通过借鉴先进络筒机的络交卷绕和张力控制等技术,将传统自动缫丝机进行升级改造。新型的筒子缫丝机保留了原缫丝线路的前部分,而将小竹或卷绕形式改造成单绪控制的筒子卷绕形式,同时选择合适的干燥方式,并在卷绕前依次增加了上油装置和超喂装置,通过变频技术实现络交卷绕装置与超喂装置的同步控制。结果表明:利用改造的缫丝机进行缫丝,可实现连续稳定的筒子缫丝;同时采用适当的工艺条件,其缫制的筒装丝性能与传统工序缫制的小竹或丝或筒装丝的性能相当,可满足后加工的要求。     

针织物冷轧堆染色收卷张力设计

为解决冷轧堆染色收卷过程中因缝头而导致的染色色差问题,以针织物为研究对象,分析缝头印产生机制,利用厚壁筒原理和数值迭代计算方式,对针织物的收卷过程进行力学分析,建立针织物收卷张力数学模型。分析等张力收卷和锥度收卷下,剩余缠绕张力值和径向压力值的变化曲线,以控制缝头印为目标,兼顾针织物的卷形,建立幂函数收卷张力模型。研究表明：幂函数收卷方式下的径向压力值远小于等张力收卷和锥度收卷,且幂函数的指数越小,剩余缠绕张力分布越均匀,径向压力值越小,有利于控制缝头印的产生,获得高质量染色织物,为针织物冷轧堆染色机的张力设计提供参考。     

基于超声测距的恒张力控制系统

提出了一种新型的恒张力控制系统,它以超声波为检测方式,具有成本低、结构简单、抗干扰性强等优点。在深入分析自动卷绕线张力控制系统放卷部分受力情况的基础上,推导了张力系统的数学模型以及采集量与控制量的关系,给出了输出控制量的数学表达式。详细阐述了控制系统的内部结构,并通过实际生产验证具有良好的张力控制效果。     

对粗纱卷绕成形工艺的再认识

通过现代棉纺粗纱机的纺纱实践,对粗纱卷绕成形工艺进行再认识:明确了若干基本术语的定义,对描述粗纱张力关系的欧拉公式进行了讨论,对粗纱张力与粗纱伸长率之间为正相关系提出质疑,通过分析和实验明确了锭翼压掌压纱力的构成,阐述了粗纱张力自动调节机理及其局限性,以及卷绕过程中必须由大到小地调整卷绕张力才能满足卷绕成形的要求,介绍了调整粗纱张力和控制粗纱伸长率的基本方法和措施。     

剑杆织机经纱张力控制中噪声信号估计与滤波

为获得更准确的经纱张力检测信号,提高剑杆织机的控制性能指标,在分析剑杆织机经纱张力控制中噪声源及噪声特性的基础上,提出了经纱张力控制中噪声信号的分类处理原则.针对高频振动噪声和随机噪声,在定义难控度概念的基础上,分析了模拟低通滤波器设计方法.针对周期性低频振动噪声,采用频谱分析定周期和相干平均法定信号的方法,估计周期性...     

力矩伺服式卷绕张力与速度协调控制系统

为解决织物类带材在卷绕过程中的张力与速度协调控制问题,提出一种以牵出轴电动机为主机（工作于速度方式）,以收卷轴电动机为从机（工作于最高速度受主机速度约束的力矩方式）的卷绕张力与速度协调控制系统。介绍了系统的组成原理,分析了力矩式交流伺服系统和半自动/全自动式的卷绕张力智能控制方法,及以MCU+FPGA为主的张力与速度协调控制器的实现方案。应用结果表明,该从机系统既可工作于张力闭环控制、也可工作于对卷径自适应的无需张力传感器的半自动张力控制方式,具有响应迅速、张力与速度协调性能好的特点。     

环锭纺导纱板受力信号在线检测及纺纱张力分析

为减少纺纱断头,提高环锭纺纺纱生产效率,研发了一种面向环锭纺系统的纺纱张力在线检测装置,将力传感器和位移传感器嵌入导纱板,再通过计算机信号数据采集处理系统,对导纱钩处的动态受力情况进行在线检测,将即时动态监测与物理数学方程求解相结合,以牵伸加捻卷绕等纺纱机构的力学模型和数学方程即时求解纺纱张力的动态变化规律。结果表明：纲领板一次升降过程中,加捻段纺纱张力、气圈顶部和底部张力、卷绕张力均呈现由小到大再到小的周期性变化;小纱张力最大值比中纱增加了12.6%,大纱张力最大值比中纱增加了10.6%。