纤维缠绕复合材料弯管的线型研究

基于测地线建立了复合材料弯管的数学模型,在弯管段两端由圆柱段过渡连接,对其缠绕成型过程进行了研究,采用测地线进行弯管圆环段的缠绕,对于过渡连接的两段圆柱段采用非测地线进行缠绕,对复合材料弯管的纤维稳定缠绕条件进行推导,给出其缠绕线型方程和最小的稳定缠绕角。分析了不同的中心线曲率半径与弯管半径比对缠绕角的影响,并应用MATLAB编程对设计的理论线型进行验证性仿真,证明缠绕线型的可缠绕性以及满足纤维缠绕的基本要求。     

风力叶片的纤维缠绕设计

针对风力发电叶片这种典型的非回转体构件,建立其简化的物理模型和数学模型。并针对叶片主干部分的椭圆柱面,分别推导其测地线和非测地线的微分方程式。在确定封头处缠绕线型时借鉴主干部分纤维缠绕的测地线、非测地线方程,在X、Y两个方向上引入比例系数,两者结合产生缠绕线型。在封头两个平面的交界处,实现纤维由正向缠绕角到反向缠绕角的变化。最后,通过仿真和实验证明了该缠绕设计的可行性。     

小角度缠绕矩形复合材料管的研究

主要从材料选择、模具设计、线型设计等方面着手,对小角度缠绕矩形复合材料管成型技术进行研究;设计的带挂线模具封头在小角度缠绕下改善了纤维缠绕线型滑线,减少了材料损耗;解决了小角度缠绕矩形复合材料管的缠绕线型稳定问题。实践结果表明:小角度缠绕矩形复合材料管方法可行。     

纤维缠绕复合材料弯管线型设计与仿真

根据微分几何建立弯管的圆环面及圆柱面稳定缠绕方程,给出了圆环面的测地线缠绕解及圆柱面的半测地线缠绕解,并提出了用OpenGL及VC 对所设计的线型进行仿真的具体实现办法.     

纤维缠绕复合材料锥管的挠曲变形计算方法

纤维缠绕的锥形管,由于各截面的纤维层厚在不断变化,弯曲变形计算比较困难。本文以传递矩阵法为基础,计算纤维缠绕锥管在弯曲载荷作用下的挠曲变形,并以实验结果验证了计算结果。本文提出的计算方法比较简便,适合工程应用。     

机器人纤维缠绕与复合材料柔性制造单元

本文先简要介绍了纤维缠绕复合材料的重要用途，然后分析了采用机器人进行纤维缠绕的优缺点和需要注意解决的问题；展望了采用机器人构成复合材料柔性制造单元的前景，最后文中还给聘了若干国外的应用事例来加以说明。     

纤维缠绕CEm基复合材料力学性能研究

为使氰酸酯(Cyanate ester,CE)树脂适合纤维缠绕工艺,对氰酸酯树脂进行了改性.改性的目的是在不降低纯氰酸酯基复合材料耐热性能的前提下,使氰酸酯树脂适合纤维缠绕.用TG/DTA研究了氰酸酯树脂改性前(略为CE)及其改性后(略为CEm)的复合材料热分解温度;用复合材料单向板研究了CErm基复合材料的力学性能,并与目前应用量大面广的环氧基复合材料的力学性能进行了比较.研究结果表明:改性后的氰酸酯基复合材料不仅可以充分发挥CE基复合材料具有的耐高温优势,而且能充分发挥复合材料0°方向的力学性能.     

干纤维增强橡胶膨胀节缠绕线型设计及仿真

橡胶膨胀节作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件,相比较于目前国内使用的金属膨胀节具有良好的耐腐蚀性能、较高的冲击强度和优异的减振降噪特性等优点,主要应用于大型管道输送。传统的橡胶膨胀节采用橡胶帘子布手动或半自动缠绕/铺放成型,效率低且在受压时纤维无法优化方向,起不到很好的承压作用。采用干纤维增强橡胶膨胀节可充分发挥纤维作用,而且能实现自动化缠绕成型,提高效率、质量、产品一致性。本文分析干纤维缠绕成型原理,结合网格理论和薄膜理论计算等张力模型方程,根据方程建立回转体单波纹等张力膨胀节模型,并采用数值模拟技术确定回转体表面纤维缠绕的测地线路径,最后根据设计的缠绕线型进行仿真验证。     

大口径玻璃钢方管成型工艺研究

通过对几种方管成型工艺的比较,认为采用湿法缠绕工艺成型大口径玻璃钢方管是比较经济实用的方案;对方管的纤维缠绕理论进行了研究,首次提出了“缠绕轨迹控制点”的概念,为运用通用缠绕机进行方管缠绕提供了理论支持;对方管工艺成型过程中出现的质量问题提出了解决方案。     

基于ANSYS的纤维缠绕复合材料传动轴的优化

近年来,随着汽车轻量化概念的深入人心,碳纤维复合材料(CFRP)在汽车制造领域应用范围不断扩大。而汽车传动轴是汽车中非常重要的部件,采用复合材料对其进行设计无论是对理论研究还是对工程应用,以及对环境和提升国内汽车制造工业的转型升级,都具有十分重要的意义和巨大的经济价值。本文首先建立传动轴的有限元模型,其次以传动轴的缠绕角度、缠绕层数、缠绕厚度为基本因素,采用ANSYS中的参数化设计语言,分别应用零阶优化方法和一阶优化方法对传动轴进行优化设计,使其缠绕角度和缠绕厚度更加合理。结果表明,本文优化方法可使传动轴满足轻质、高强的工程设计要求。     

纤维缠绕复合材料管件的非线性行为分析及计算

随着缠绕角的增大,纤维缠绕管件在拉伸时,应力应变显示出非线性关系.本文针对这一现象,引用Hahn和Tsai的非线性理论,采用片段线性的近似计算法计算纤维缠绕复合材料管件在轴向拉伸时的应力应变关系,计算结果与实验结果有较好的对应关系.     

固体发动机纤维缠绕壳体的成型工艺设计及试验

采用网格理论对缠绕壳体进行了工艺参数的设计计算,计算出缠绕工艺参数,结合微机控制缠绕软件编制程序,提出了强度设计、线型控制、变形校核三位一体的设计思想,确定了缠绕工艺设计的内容、计算方法及所需和所应产生的参数结构,对包络线轨迹进行平滑处理,控制缠绕线型,用实验进行壳体筒身段的强度设计和变形(强度)校核,结果表明理论分析与实验结果能够较好地相互吻合,壳体的爆破压强误差较小,其值小于5%.     

纤维缠绕复合材料管件的缠绕图型及纤维波动程度

本文介绍纤维缠绕复合材料管件的图型形成过程,并研究了影响图型的参数及纤维波动程度的计算.研究表明,缠绕图型主要取决于上一循环和下一循环在芯模周向上相隔的等分角数Sp及纤维铺设到紧邻第一次循环铺设的纤维时所完成的循环数Nc.Nc及缠绕角的变化都会影响到纤维波动程度.     

[＋ψ／-ψ]碳纤维缠绕角管件在拉伸载荷作用下的实验及理论分析

在拉伸栽荷作用下，本文对有纬结构和无纬结构的[＋ψ／-ψ]碳纤维缠绕角管件进行了实验及理论分析。实验结果表明，无纬结构管件比有纬结构管件的轴向刚度略高些。本文还采用经典层板理论，结合[＋ψ／-ψ]缠绕管件的特点对其轴向刚度进行计算分析，计算结果与无纬结构管的实验结果基本吻合。     

多向纤维缠绕复合材料圆筒的研制

介绍多向纤维缠绕复合材料圆筒的结构特性及其生产设备,比较了加入轴向纤维前后的复合材料圆筒的性能。结果表明,加入轴向纤维后,多向纤维缠绕复合材料圆筒的轴向性能得到了很大的提高,能够满足工业生产中对高内压及轴向载荷下制品可靠性的要求。     

FWRP压力容器的可靠性设计研究

纤维缠绕聚合物基复合材料(FWRP)压力容器在航空航天及民用领域的应用是当前研究热点。减轻结构重量对于性能和成本都具有非常重要意义。为实现FWRP压力容器结构设计和安全评定的高目标,引入可靠性理论,应用统计学原理,基于应力-强度干涉模型,以同一失效概率为标准进行FWRP压力容器结构设计,以取代现应用的传统安全系数法设计。采用无碱无捻玻璃纤维-环氧树脂材料体系,应用同一缠绕工艺制备8个压力容器。试验得到纤维强度、缠绕角、几何尺寸、爆破压力等随机变量特征值。其结构可靠性设计值(纤维缠绕壁厚)与试验结果基本吻合,并显著小于常规设计值。将各设计变量随机分布特征值与压力容器结构设计相结合,实现安全与经济的有效统一,为可靠性设计在FWRP压力容器上的应用与发展提供了依据。     

[+φ/-φ]碳纤维缠绕角管件在拉伸载荷作用下的实验及理论分析

在拉伸载荷作用下,本文对有纬结构和无纬结构的[ φ/-φ]碳纤维缠绕角管件进行了实验及理论分析。实验结果表明,无纬结构管件比有纬结构管件的轴向刚度略高些。本文还采用经典层板理论,结合[ φ/-φ]缠绕管件的特点对其轴向刚度进行计算分析,计算结果与无纬结构管的实验结果基本吻合。