管道修复用管状纺织复合材料的力学性能

管状纺织复合材料用于修复管道的内衬管,受到管道内输送介质的压力作用,其承压性能直接影响修复效果。为此基于对管状纺织复合材料特殊力学性能的要求及其自身结构特点,通过对其拉伸性能进行测试,建立了计算管状纺织复合材料拉伸断裂强力/宽度与破裂压强间关系的数学模型。通过实验证实,该数学模型精度较高;当待修复管道管径发生变化或腐蚀孔尺寸发生变化时,可计算管状纺织复合材料的耐压性能,对管状纺织复合材料的应用具有实际指导意义。     

管道修复用管状机织物复合材料的增强体结构设计

管状机织物增强复合材料应用于管道修复领域,以非开挖方法修复管道代替传统的全面开挖更换新管,不仅方便、经济而且环保。针对待修管道对管状机织物增强复合材料强度、厚度与管径的要求,对管状机织物增强复合材料的增强体即管状织物的结构与织造工艺进行了设计,并采用SPSS软件对管状织物的热缩性能进行了分析,建立了反映热缩时间、热缩温度与织物缩率之间关系的数学模型,从而指导管状机织物增强复合材料的管径设计,据此可重新修正织造工艺参数,为管状机织物增强复合材料的生产与应用提供理论依据。     

外套管状机织物抽拔过程的动态数值模拟

运用有限元分析法对管状机织物外套于管子时的抽拔过程进行了应力应变分布动态模拟和计算。结果表明基于所建立的管状机织物三维模型,在考虑了经纬纱本身结构非线性关系及管子与织物接触的非线性条件下,所得管状机织物的应力、应变分布及其最大值与常理性应力、应变分布基本一致,应力和应变的最大值发生点完全一致。同时管织物的接触长度对最大应力和应变值及其发生位置有明显影响,且接触长度增加会导致自锁。这为管织物抽拔自锁和破坏预估计提供了有效的预报方法。     

管状纺织复合材料生产工艺及性能探讨

对应用于非开挖纺织翻衬修复技术中的管状纺织复合材料的织造工艺、压膜工艺与浸树脂工艺进行了研究探讨。并对管状织物、纺织内衬软管与纺织内衬钢管的基本性能进行了测试,测试结果表明产品符合美国材料和试验协会标准。对厚度指标,采用灰色理论对实验结果进行分析,建立了GM(1,2)灰色预报模型,这样可通过工程的需要由最终所需的纺织内衬钢管厚度来确定或者预报预成型件管状织物的厚度,对相关的研究和应用有一定的参考意义。     

应用于非开挖翻衬法管道修复技术的管状织物织造工艺

基于非开挖翻衬法管道修复技术对管状内衬复合材料的特殊要求,设计了一次成型的定径、分叉、弯径、三通和变径机织管状织物增强体的结构与织造工艺,对试织的管状织物的基本性能进行了测试与分析。结果表明采用聚酯弱捻长丝织制的几种管状织物厚度、密度、强力与弹性达到了翻衬法管道修复技术的工艺要求。     

纬编衬经衬纬管状织物增强复合材料研究进展

为促进纬编衬经衬纬管状织物增强复合材料的整体设计与可持续发展,总结了现有纬编衬经衬纬管状织物及其复合材料的国内外研究现状,重点梳理及分析了纬编衬经衬纬管状织物的制备及其复合材料的力学性能研究进展,包括纬编衬经衬纬织物的结构特点,纬编衬经衬纬管状织物的设计成形,衬经衬纬圆纬机及其编织原理,纬编管状织物增强复合材料的实验研究、细观几何模型及数值模拟。结合纬编衬经衬纬管状织物增强复合材料的发展实际,从结构设计成形、力学性能分析、产业领域应用3个方面深入研究纬编衬经衬纬管状织物增强复合材料。指出开发符合产业需求的高性能纬编衬经衬纬管状织物增强复合材料将是未来研究方向。     

管道修复用涤纶/苎麻非织造复合材料拉伸强度

为减少涤纶用量以保护石油资源,制备了涤纶/苎麻混杂非织造复合材料。分析了涤纶/苎麻混杂量对非织造复合材料在管道翻衬施工及修复中拉伸强度的影响,利用复合材料混合定律和胡克定律建立了管道修复用涤纶/苎麻非织造材料内衬复合材料的理论临界混杂比和拉伸强度计算公式。结果表明:理论临界混杂比为0.177,实验所得临界混杂比在0.2附近,实验拉伸强度与理论拉伸强度的变化规律基本一致。临界混杂比和拉伸强度计算公式具有较高的实用性,可为翻衬修复受损大管径、非压力排污或排水管道的管状非织造复合材料的设计和生产加工提供参考。     

侧限单面渗流冷榨下的菜籽应力应变关系反演

进行了单面渗流下菜籽及脱皮菜籽冷榨的应力、应变试验，研究了不同加载速率对应力、应变关系的影响，采用川北方程建立菜籽及脱皮菜籽的侧限单面排油压榨的应力、应变关系。运用改进模拟退火算法反求应力、应变关系参数。结果表明：在相同压榨应力时，单面渗流下的应变小于双面渗流下的应变；加载速率对其应力、应变关系的影响均较大，应变随加载速率的减小而增加；脱皮菜籽的应变大于未脱皮菜籽的应变；川北方程能较好地模拟菜籽及其脱皮菜籽的侧限单面排油压榨的应力、应变关系。     

圆织三维管状碳纤维复合材料弹性性能预测

为给圆织复合材料的工程应用提供参考依据,建立适当的单元胞体力学模型来预测其工程弹性常数。该模型采用跑道型纤维束截面假设,基于可设计几何参数和单元胞体的组织结构,合理预测了圆织三维管状复合材料纤维体积分数和弹性常数。并采用有限元方法对该模型进行了拉伸载荷下的力学分析,合理确定了复合材料的应力分布。结果表明,采用有限元方法所得的预测值与理论计算数值具有很好的一致性,证明了细观几何模型以及弹性常数分析方法的正确性。     

低速冲击下纺织复合材料应力波平面传递研究

研究低速冲击下应力波在纺织复合材料中的传递特性。设计了低速冲击应力波测试平台,测试了应力波横向传递幅值在不同纤维材料和织物组织的纺织复合材料中的传递情况。试验结果表明:应力波在纺织复合材料平面传递时,其波幅随距离增加逐渐衰减;应力波在同种材料的单向布复合材料中的平面传递速度较机织物的快;在试验的碳纤维、玄武岩、超高分子量聚乙烯中,超高分子量聚乙烯复合材料应力波传递最快。认为:单向布复合材料较机织物复合材料更有利于应力波的平面传递和能量的扩散;应力波在超高分子量聚乙烯复合材料的平面传播速度较碳纤维、玄武岩复合材料快。     

采用ABAQUS的粘胶机织物拉伸力学性能仿真

为预测织物拉伸性能,采用有限元方法对织物拉伸力学进行数值模拟分析。在实测织物几何结构参数的基础上,借助纺织建模软件Texgen建立了织物模型;利用有限元软件ABAQUS模拟织物拉伸环境,设置材料属性、相互作用和边界条件,得到织物拉伸变形后应力分布云图以及拉伸时应力—应变曲线图等数值模拟结果;最后通过织物拉伸强力测试实验对数值模拟结果进行了验证。结果显示：模拟所得应力—应变曲线和实验所得拉力—伸长曲线上升趋势大致相同;模拟所得最大拉伸应力与实验所得拉伸应力平均误差为3.03%,证明了采用ABAQUS有限元软件模拟粘胶织物拉伸力学性能的是可行的。     

Modelling and simulation of 3D orthogonal fabrics for composite applications

The present paper focuses on geometric and micromechanical modelling of 3D orthogonal fabrics for composite applications and employs meso-finite element (FE) modelling for it. FE modelling of textile composites is a powerful tool for the homogenisation of mechanical properties, study of stress–strain fields inside the unit cell, determination of damage initiation conditions and sites and simulation of damage development and associated deterioration of the homogenised mechanical properties of the composite. Meso-FE can be considered as a part of the micro-meso–macro-multi-level modelling process, with micromodels (fibres in the matrix) providing material properties for homogenised impregnated yarns and fibrous plies, and macromodel (structural analysis) using results of meso-homogenisation.     

有限元法在热轧辊三维温度场分析中的应用

轧光机整理效果,很大程度上取决于轧辊辊面材料、轧压力及轧辊辊面温度均匀性。热轧辊表面温度对织物的表面光泽和柔软性等有较大影响。不适当的热轧辊设计会导致织物边缘过度轧压,这是因为热轧辊端部附近直径增大引起的。本文采用大型有限元分析软件ANSYS对热轧辊三维温度场进行分析计算。结果表明：与其它用传统方式加热的轧辊相比,周边打孔式轧辊具有最好的性能,其热阻比其它轧辊低。     

三维多向编织复合材料纤维束细观结构拓扑优化

三维多向编织复合材料中近似空间网格状的纤维束增强骨架为复合材料及其结构件的性能提供了灵活的可设计性,为充分利用这类复合材料的优越性能,选用遗传算法优化纤维束拓扑结构、纤维束线密度和节矩长度,使三维编织复合材料既满足轴向弹性模量的下限要求,又能使材料的质量和横向泊松比最小。研究结果表明,在建立复合材料空间桁架结构单胞模型与其细观结构几何等价关系的基础上,利用遗传算法不断调用单胞模型刚度有限元计算子程序,可以在满足弹性要求的前提下,为三维多向编织复合材料找到最优的纤维束拓扑结构和细观结构参数。     

新型剑杆织机筘座支座的有限元分析及优化设计

介绍了有限元方法在剑杆织机开发中的应用。选择新型剑杆枳机关键零件筘座支座进行有限元分析，可以得到筘座支座的应力和应变。通过灵敏度分析确定各主要参数的变化范围，经过优化分析得到各个参数的最优值。最后将优化的结果反馈给产品设计系统完成改进设计。     

某包装件的有限元建模及动态性能研究

研究包装件为纸浆模塑缓冲包装衬垫,考虑非线性在有限元软件中的应用,建立和使用瞬态动力学模块仿真分析包装件在运输过程中的振动特性,仿真得到包装件的加速度响应及缓冲衬垫的加速度、最大应力、等效应力等云图。利用Lansmont振动试验系统对包装件进行扫频定频振动试验,得到包装件的加速度响应等,最后比较仿真结果与试验结果。     

基于ABAQUS的筒状纬编针织物拉伸力学性能模拟

为更好地了解筒状纬编针织物抵抗拉伸变形的能力,基于对织物试样尺寸测量得到的几何结构参数,借助Rhino 3D建模软件建立了纬编针织物线圈模型和筒状纬编针织物模型;同时利用有限元分析软件ABAQUS在单位线圈和筒状织物2个方面研究了筒状纬编针织物的纵向拉伸性能;对织物拉伸过程进行有限元模拟和实验验证,并对针织物拉伸过程中...