弧形管静力学性能参数化计算方法

通过弹性薄壳无矩理论建立弧形管平衡方程和物理方程,推导出弧形管轴向变形与轴端受力参数关系式,从而给出了弧形管平衡性和静刚度的参数化计算方法;分析了弧形管平衡性与静刚度的影响因素以及两者之间的联系。结果表明,在几何结构确定的条件下,弧形管平衡性与静刚度取决于弹性模量和厚度的乘积,乘积越大,平衡性越好、静刚度越大,反之,则平衡性越差、静刚度越小。     

舰船用挠性接管技术现状和进展

系统论述了国内、外挠性橡胶软管和球形管在理论研究、设计要求和检验评估方面的技术现状和研究进展。分析结果表明,国外舰用挠性接管设计只对可靠性和位移补偿性能有要求,而对隔振性能没有具体指标,但为指导系统设计,应开展挠性接管的减振降噪机理研究。国内研制的肘形挠性接管和平衡式挠性接管在可靠性和位移补偿性能方面与国外水平相当,但在降噪机理方面还有待于进一步研究,检验方法和指标方面还有待于进一步完善。     

纤维缠绕弧形管运动方程和线型设计

本文讨论了在计算机控制的纤维缠绕机上缠绕弧形管的运动规律,给出了测地线缠绕和非测地线稳定缠绕时丝嘴运动方程。文中还分析了弧形管缠绕线型,给出了相应公式。      

气囊隔振器囊体帘线等效平衡缠绕角理论与试验研究

针对气囊隔振器囊体帘线理论平衡缠绕角计算结果复杂,难以指导实际生产过程中气囊囊体帘线铺设的问题,对气囊隔振器的基本理论、囊体帘线平衡缠绕角理论和帘线等效平衡缠绕角理论进行了阐释和研究,通过算例分析,给出算例气囊隔振器的性能参数理论值、帘线理论缠绕角度以及囊体帘线等效平衡缠绕角的计算和选取方法,并进行了有限元仿真验证。对按等效平衡缠绕角缠绕帘线的气囊隔振器样机开展承载试验和静、动态特性试验,试验结果表明,样机主要参数的测试值与理论计算值十分吻合,证明了等效平衡缠绕角理论的正确性和工程上的可行性。研究结论表明,气囊隔振器囊体帘线等效平衡缠绕角理论对于气囊隔振器的研制具有重要的指导意义和实用价值。     

复合材料管接头拉扭作用下胶层应力分析

发展了一种复合材料胶接管接头在拉伸和扭转载荷作用下胶层内应力分析模型。该模型利用管接头结构中缠绕法成形的管和套管材料、几何形状和所承受载荷的轴对称性,采用一阶层合板理论分析管壁的应力和变形。通过管接头中管、套管和它们之间胶层的位移协调性确定胶层内的应变和应力,从而建立了管接头结构的平衡方程。本模型计算了缠绕角为54°和26°管接头胶层内剥离应力、轴向剪切应力和切向剪切应力,计算结果与有限元分析结果相吻合。      

内外压作用下纤维缠绕厚壁柱形容器的强度

研究各向同性材料内胆外对称均衡缠绕纤维的厚壁圆柱形容器在内外压力作用下的应力和强度特性。采用正交各向异性本构关系和轴对称厚壁筒理论, 获得纤维层和内胆的应力, 以及纤维方向三向应力的解析公式。利用Hoffman和Tsai-Wu失效准则研究薄壁筒理论和三维应力对应的强度随壁厚和缠绕角的分布规律。计算比较了有、 无内胆的纤维缠绕容器的强度随缠绕角的变化情况。利用ANSYS软件的层合单元SOLID191建立的模型给出的纤维向应力和强度比与本文理论结果吻合很好。研究发现: 基于层合板理论的二维纤维向应力公式给出了不准确的纤维向应力, 不准确的横向应力造成容器纤维层的强度值偏低; 不同的纤维类型和缠绕角, 厚度-半径比对强度比的影响不同; 基于二维应力分析的薄壁筒理论给出的纤维层强度比小于三维分析的结果; 缠绕角对无内胆的缠绕容器强度比的影响比有内胆的更敏感。      

GFWRP管增强混凝土柱的轴压泊松比

为完善和发展GFWRP管增强混凝土柱的设计与计算理论,设计并制备了不同管径、壁厚及缠绕角的GWFRP管混凝土柱试件。进行了轴心压缩试验并对试验结果回归分析,得到GFWRP管混凝土柱轴心压缩过程中转折点及峰值点的泊松比变化方程和相应的应变预测公式,得到组合结构轴压全过程的泊松比变化预测方程。可由给定的组分材料性能预测组合构件的极限泊松比和极限应变,达到预测实际工程中GFWRP管混凝土柱抗力与变形性能的目的。通过试验及计算结果对GFWRP管混凝土与传统钢管混凝土的泊松比变化趋势进行了对比分析,发现两者变化规律完全不同。进一步探讨了GFWRP约束管的纤维缠绕角对组合结构轴压泊松比的影响。结果表明,纤维缠绕角与轴压泊松比近似成反比关系。为制定合理的GFWRP复合材料增强混凝土柱规范提供了理论依据。      

挠性接管在轴对称载荷下的应力应变计算

针对目前挠性接管强度计算存在的不足，在充分考虑骨架层的弯曲刚度和扭转刚度对挠性接管强度影响的基础上，推导出在承受轴对称负荷(拉压、扭矩及内压)时，挠性接管及其加强筋的应变和外力的关系，为挠性接管的结构设计和强度计算提供了理论公式。     

袖套式挠性接管性能及管路减振效果的试验研究

本文对袖套式挠性接管的平衡性能、静刚度参数及阻抗特性进行了试验研究 ,并在试验室用船用往复式舱底泵对袖套式挠性接管进行了不同压力状态下的管路减振效果的试验 ,试验结果表明袖套式挠性接管具有良好的减振效果和实船运用前景。     

双球体挠性接管充压泄漏故障原因分析与测定

针对双球体挠性接管某次充压试验发生泄漏故障,对故障原因和故障测定进行了研究。通过对挠性接管安装、挠性接管密封面的损坏情况以及胶管帘子布损坏部位勘验,结合KST-F(0)G挠性接管的结构分析,测定发生泄漏的原因是接管安装不合理造成,并通过试验再现了故障,验证了分析结果。由此进一步规范了双球体挠性接管安装要求。     

复杂载荷下钢带缠绕增强复合管力学特性

为研究海洋油气输送用钢带缠绕增强复合管在复杂载荷下的力学响应特性,考虑非线性接触,建立钢带缠绕增强复合管数值计算模型,研究由内外压、弯曲及拉伸载荷组合作用下钢带缠绕增强复合管的变形及承载性能.结果表明,压差(外压大于内压,≤2MPa)越大钢带缠绕增强复合管的柔性越高.与纯弯曲相比,拉伸载荷和压差的附加联合作用使钢带缠绕...     

缠绕型CFRP圆管轴压力学性能

缠绕型CFRP管由于其编织角度的灵活性可以根据需要设计出力学性能不同的管构件,而缠绕型CFRP管的受力安全性能是其分析和应用的基本问题之一。首先对3种不同缠绕角度和长细比CFRP管进行压缩试验,着重观察了树脂基碳纤维增强复合材料的刚度、极限强度以及细观破坏模式。其次基于Chamis C. C. 刚度修正模型、开发了可以模拟各向异性材料拉压双模量的本构子程序（Usermat）,从而将Chamis C. C. 刚度修正模型导入ANSYS主程序中。并采用复合材料Hashin破坏准则验证了其本构模型。在此基础上,对加载过程进行了数值模拟,与试验结果进行比较,证明本构模型具有很好的适应性。最后基于试验结果与数值分析结果,得到了缠绕型CFRP细长管屈曲荷载计算公式。     

Progressive fatigue failure behavior of glass/epoxy (±75)2 filament-wound pipes under pure internal pressure

Fatigue failure behaviors of filament-wound composite pipes under pure internal pressure were investigated. The filament-wound pipes are made of E-glass/epoxy and have four layers which have ±75° winding angle. The fatigue tests have been done in accordance with ASTM D-2992, which stipulate 0.42 Hz frequency and R = 0.05 stress ratio. Tests have been performed at different load levels from 30% to 70% of ultimate tangential strength of the pipe, the damage progression such as whitening, leakage and final failure have been observed, and S–N curves of these damages were obtained.     

Wind angle effects in glass fibre-reinforced polyester filament wound pipes

Filament wound pipes, constructed from a corrosion resistant polyester resin and glass fibres wound at six different wind angles, were tested under biaxial pressure loading, hoop pressure loading and tensile loading. A stress/strain response was obtained for each pipe and the results compared with those predicted by classical lamination theory. Good agreement between theory and experiment was obtained using the three different loading cases.     

基于傅里叶级数的缠绕复合材料刚度预测方法

采用傅里叶级数有关理论,根据缠绕复合材料内部细观结构的特点,建立了缠绕复合材料刚度预测模型。该模型将缠绕复合材料特征单元的刚度作为一个刚度场,利用二维傅里叶级数展开得到描述该刚度场的函数。算例的结果表明,本文中所建立的模型可以预测缠绕复合材料整体刚度特性,同时通过傅里叶级数各阶展开项的叠加可以反映材料内部细观结构对缠绕复合材料刚度特性的影响。      

Analysis of multi-layered filament-wound composite pipes under internal pressure

Composite pipes in this study are composed of multi-layered filament-wound (FW) structures. Each layer of the pipes is assumed to be anisotropy. Based on the three-dimensional (3-D) anisotropic elasticity, an exact elastic solution for stresses and deformations of the pipes under internal pressure is presented. Moreover, detailed stress and strain distributions for three given angle-ply pipe designs are investigated by using the present theory. The shear extension coupling is also considered because the lay-up angles with +φ and −φ layers cannot exist in the same radius. For cylindrical-pressure vessels with different angle-ply pipe, the ratio of applied hoop-to-axial stress in each layer is different. Even if quite a thin-walled pipe, the ratio of hoop-to-axial stress is no longer a constant of 2:1.     

Reliability-based load and resistance factor design of composite pressure vessel under external hydrostatic pressure

A reliability-based load and resistance factor design procedure for subsea composite pressure vessel subjected to external hydrostatic pressure is presented. The failure criterion for defining the performance function is considered as buckling. A sensitivity analysis is conducted to research influences of statistical characteristics of variables on the partial safety factors and the thickness of pressure vessel. The results shows the longitudinal modulus, inside radius of composite layers, unsupported length and external pressure significantly affect the design results, whereas transversal modulus, Poisson’s ratio, shear modulus and winding angle have little effects. In order to validate the design results, a filament-wound composite pressure vessel is manufactured, and the buckling test is performed. It is observed that when the applied external hydrostatic pressure is a little more than the designed critical buckling pressure, the buckling and subsequent burst behaviours occur, which shows a good agreement between the experimental and analytical results.     

高精度弯管流量计的理论研究和实验验证

通过求取N-S方程数值解的方法对弯管流量计进行理论研究,得出其测量准确度不仅与传感器自身的管径、曲率半径、弯径比、压力测点位置等几何结构尺寸的准确度有关,而且还与测量使用的条件有关。特别是弯管流量计与前后直管段产生的安装偏转角、直管段管径与其自身管径的一致性等环境应用条件会对弯管流量计的高精度使用产生影响。针对上述影响因素,通过对用整体数控加工的、自身带有直管段的弯管流量计进行反复实验, 结果表明:在2σ准则下,弯管流量计可以达到0.5%的测量准确度水平;不同管径情况下,流量系数也具有良好的一致性。