复合材料压力容器的概率和非概率可靠性设计

考虑复合材料压力容器结构中各参数和载荷的随机性或区间性,利用基于概率的网格法得到其纤维强度发挥系数随机函数的计算表达式。建立了该类压力容器的可靠性分析模型,并分别应用随机因子法和区间因子法导出了纤维强度的均值、标准差和离差的计算表达式,利用概率的和非概率的可靠度计算方法,实现了该类压力容器的概率和非概率的可靠性设计,并考察了结构各不确定性参数的波动对容器厚度设计尺寸的影响。算例结果表明：概率和非概率的可靠性设计结果均可满足安全要求,且比传统的安全系数法结果更为精确与合理;概率方法相比非概率方法,其结果相对误差较小,但计算过程较为复杂。     

ABS/LGF和ABS/LGF/SMA复合材料的性能研究

对ABS／长玻璃纤维(LGF)及ABS／LGF／SMA(苯乙烯／马来酸酐共聚物)2种复合材料的界面形态、纤维效率系数和力学行为进行了研究。结果表明：界面粘结作用是影响力学性能和纤维效率系数的关键因素。对于ABS／LGF体系，弱的界面相互作用使材料表现出低的力学性能和纤维效率系数。而对于ABS／LGF／SMA体系，由于纤维和基体树脂之间的界面相互作用增强导致材料呈现出更高的力学强度，同时纤维效率系数也得到提高。     

基于Weibull概率分布的纤维增强复合材料损伤演化分析

利用已有的纤维增强复合材料性试验样本,运用统计分析与拟合优度检验方法证明选取二参数Weibull分布函数近似估计纤维增强复合材料拉伸强度与弹性模量分布类型的合理性。通过拉伸强度与损伤变量的关系建立纤维增强复合材料的损伤演化模型,并利用试验数据与线性拟合方法推导不同层数纤维增强复合材料的演化方程。损伤演化分析结果表明,在同等损伤情况下,单层纤维增强复合材料比二、三、四层纤维增强复合材料拉伸强度分别高出10%、20%、25%,拉伸强度随着层数的增加呈逐渐降低趋势,而层数对材料弹性模量的影响可忽略不计。在此基础上,提出考虑粘贴层数的纤维增强复合材料拉伸强度修正系数κlayer,系数建议值可供加固设计参考。     

基于均匀设计试验法石材废粉再利用研究

为解决石材废料污染问题,利用花岗岩废粉和大理石废粉,结合水泥、石英砂、粉煤灰和木浆纤维,制备了经济实用、性能优异的水泥纤维压力板。运用均匀设计试验法和回归分析法,揭示了花岗岩废粉和大理石废粉对水泥纤维压力板抗折强度、抗冲击强度及导热系数的影响,并通过对比试验,分析了掺入石材废粉对水泥纤维压力板物理性能、水化产物及微观结构的影响。结果显示,适量掺入花岗岩废粉和大理石废粉可有效提高水泥纤维压力板的力学性能,当花岗岩废粉、大理石废粉与水泥的质量比分别为0.625和0.417时,不会对水泥纤维压力板的水化产物和微观结构形貌产生显著影响,可制备出符合要求并且经济适用的水泥纤维压力板。     

增强型砂加气混凝土材料性能试验研究

在普通砂加气混凝土的基础上，以金尾矿砂为硅质材料，玄武岩纤维和气凝胶为增强材料，制备增强型砂加气混凝土，分析玄武岩纤维掺量、玄武岩纤维长度和气凝胶掺量对增强型砂加气混凝土性能的影响。结果表明：随着玄武岩纤维掺量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%,质量分数)和玄武岩纤维长度(3、6、9、12 mm)的增加，砂加气混凝土的干密度、抗压强度、抗折强度以及导热系数随之增大，玄武岩纤维的最优掺量为0.3%,最优长度为6 mm,此时砂加气混凝土的抗压强度较未掺纤维时提高9.64%,抗折强度较未掺纤维时提高21.42%,力学性能较好，导热系数变化较小；气凝胶的最佳掺量为1.5%,此时导热系数降低10.68%,抗压强度、抗折强度略有降低，但仍满足相关强度要求。     

焊接结构高温强度设计的研究进展

综述了高温下焊接结构强度及寿命评价研究的最新进展，介绍了以结构蠕变破断方程为基础确定焊缝强度减弱系数的方法。还给出了一系列焊接接头的蠕变强度减弱系数及寿命减弱系数。     

T800碳纤维在复合材料压力容器上的应用研究

介绍了T800碳纤维在复合材料压力容器上的研究现状,并针对T800SC-24K碳纤维预浸带性能进行了研究。结果表明,碳纤维预浸带拉伸强度损伤5%;同时采用T800SC-24K干法预浸带进行了标准φ480和φ1 000 mm压力容器成型,并对其爆破性能进行了表征,复合材料容器特性系数41 km,纤维发挥强度4 480 MPa。     

F-12纤维表面处理对复合材料壳体纤维强度转化率的影响

对F-12纤维表面进行聚合物涂层改性，通过NOL环复合材料剪切强度测试，研究不同浓度的聚合物表面处理液对复合材料层间剪切强度的影响．结果表明：F-12纤维表面经TDE-85／DDM体系处理后，复合材料层间剪切强度均高于未表面处理的纤维；当刚性涂层液质量分数为5％时，层间剪切强度最高，比未表面处理的纤维高50％左右．φ150mm容器爆破试验结果表明，F-12纤维表面经涂层液处理后，复合材料壳体纤维强度转化率平均提高2．3％，容器特性系数平均提高12．5％．     

壳聚糖干湿纺中的空气层工艺研究

采用干湿法纺丝制备了壳聚糖纤维以期改善纤维强度。对纺丝流程中空气层的工艺作用进行了详细讨论，研究结果表明：空气层的存在和喷头拉伸比对提高纤维强度起着重要的作用。在喷头拉伸比大于1的情况下，原液细流在空气层中得到轴向拉伸，加大了初生纤维的取向度，所以纤维强度得到加强。纤维截面的SEM电镜照片也证实干湿纺纤维的结构比湿纺纤维密实。     

玄武岩纤维改善混凝土拉伸性能分析

基于试验研究,讨论了纤维体积掺加率、纤维长度对玄武岩纤维混凝土(BFRC)拉伸强度、拉伸应变的影响规律,分析了玄武岩纤维混凝土拉伸破坏形态。试验结果表明:纤维体积掺加率对BFRC拉伸强度有显著提升作用,而纤维长度对BFRC拉伸应变有明显增强效应。BFRC断裂面粗糙度系数随纤维体积掺加率增大呈幂函数关系降低趋势,粗糙度系数可作为纤维改善混凝土拉伸性能评价指标。     

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。     

球型封头压力容器的结构层次设计及缠绕成型工艺的研究

通过对实际球型封头压力容器产品的研制,阐述了球型封头压力容器结构层次的设计方法,介绍了在缠绕成型工艺中出现的问题及解决方法。     

压力试验时薄壁球形容器模糊静强度的可靠度

应用模糊可靠性设计理论，论述了容器静强度的模糊性和载荷的随机性，在最苛刻的压力试验条件下，讨论了其静强度的模糊可靠度，得到了最苛刻试验条件下常规设计可接受的薄壁球形容器的初始静强度模糊可靠度范围，为压力容器的模糊可靠性设计从理论到实用提供了参考依据。     

环保水容器缠绕壳体用低成本UPR研究

本文研究了环保水处理容器缠绕壳体用基体低成本不饱和聚酯树脂配方，重点阐述了不饱和聚酯凝胶期控制、表干、引发剂用量、树脂选择及增韧方法和纤维缠绕复合层的力学性能。结果表明，该树脂基体价格低、韧性高，与玻璃纤维界面粘结好，所制的复合材料壳体纤维强度转化率较高。     

2000m~3大型钢制球罐上极板开孔结构的应力强度评定

应用有限元软件对钢制球罐的上极板进行了两种工况下的分析,考虑到上极板的结构特性和承载特性,结构采用ANSYS 12.1有限元软件中提供的20节点单元(solid 95)进行建模,施加位移约束和载荷边界条件之后,得到了球罐上极板开孔结构的应力及应变云图,并依据JB 4732-1995《钢制压力容器分析设计标准》,参照GB12337—1998《钢制球形储罐》对其进行了强度评定。计算结果表明,该球罐的上极板结构是可靠的,为后续大型球罐的设计和优化提供了工程实用价值。     

基于CAE的塑料注塑制品强度设计

全面阐释了影响塑料结构件强度的因素及机理，运用注塑过程仿真(CAE)技术和注塑件强度设计理论，以环形塑件和玻璃纤维增强塑件为例进行了分析，并对环形塑件进行了试验验证。结果表明：模具结构和注塑工艺对注塑件的强度有一定影响，而且数值仿真CAE技术对注塑件的强度设计有较好的预测能力，能够为实际注塑件结构设计提供更多的参考和建议。     

Fiber reinforced nylon-6 composites produced by the reaction injection pultrusion process

Reaction injection pultrusion (RIP) combines the injection pultrusion process with reaction injection molding (RIM) techniques to yield one of the more novel methods of thermoplastic matrix pultrusion. An experimental set-up was designed and built to pultrude nylon-6 RIM material and continuous E-glassfiber. Well-impregnated nylon-6 composites with 66.5, 68.8, 71.1, and 73.3 vol% fiber were produced. Internal temperature profile within the die was recorded during the process, and physical properties of resulting composites were measured. This paper presents results of the effect of fiber content, die temperature profile and pulling speed variations on internal temperature profile, monomer conversion, and physical properties. The study showed that increasing pulling speed lowered both peak temperature and monomer conversion. Higher die temperatures accelerated the reaction, resulting in a higher exotherm, a higher peak temperature, and a higher monomer conversion within the range investigated. Shear strength, flexual strength, flexual modulus, and transverse tensile strength were proportional to monomer conversion. Flexual modulus increased with higher fiber content within the range observed. Data allow the proper combination of die temperature profile and pulling speed to be selected to achieve a desired level of monomer conversion and physical properties. Results of this study provide basic information required for product design with nylon-6 composites as well as tool design, selection of processing conditions, and quality control for the process.     

碳纤维复合材料压力容器的透声性能研究

以环氧树脂为基体材料,分别以S2高强玻璃纤维和T700碳纤维为增强材料,采用缠绕成型工艺,制备了玻璃纤维复合材料（GFRP）透声试件和碳纤维复合材料（CFRP）透声试件;测试了试件的透声性能,为成功研制碳纤维复合材料透声压力容器提供依据。结果表明：CFRP的透声性能和力学性能远远优于GFRP;内衬层对容器的透声性能影响不大;研制的碳纤维透声压力容器达到了满意的透声效果。     

筒体端部的优化设计及注意要点

筒体端部是高压容器中的一个典型而关键的零件,它的设计是否安全可靠、科学合理,将对整台高压容器的安全性、经济性等产生很大的影响.文中简要叙述了筒体端部的结构设计、强度计算、优化的主要步骤及注意要点.     

复合材料球形气瓶非测地线缠绕线型设计和强度分析

碳纤维复合材料球形气瓶因其较高的比强度、比刚度和抗疲劳性,被广泛应用于航空航天及民用工业领域。基于微分几何理论,推导出满足球形气瓶缠绕基本原理的落纱点轨迹方程,给出缠绕线型轨迹和缠绕角应该满足的稳定缠绕条件,并对缠绕轨迹进行仿真。考虑球壳的变曲率特点,针对球形气瓶缠绕层进行变厚度、变角度的精细化有限元建模,对工作压力下的气瓶内衬和缠绕层各向应力分布进行数值模拟和分析,并预测了气瓶的爆破压强。结果表明,优化设计得到的缠绕线型参数既能满足缠绕工艺的基本要求,又有效提高了球形气瓶的结构力学性能。研究成果对复合材料球形压力容器的设计制造具有重要的意义。