纤维缠绕聚合物基复合材料压力容器的可靠性设计

为对纤维缠绕聚合物基复合材料( FWRP) 压力容器进行可靠性设计和安全测评, 引入可靠性理论; 应用统计学原理, 以同一失效概率为标准进行FWRP 压力容器结构设计, 以取代目前应用的传统安全系数法设计。根据国家标准制备8 个玻璃纤维缠绕复合材料( GFWRP) 压力容器, 通过实验获得纤维强度、缠绕角、几何尺寸、爆破压力等随机变量特征值。GFWRP 压力容器结构可靠性设计值(纤维缠绕壁厚) 与实验结果基本吻合, 并明显小于传统安全系数法设计值。通过对不同纤维强度随机分布可靠性设计理论计算结果的比较, 确知纤维强度的离散程度是FWRP 压力容器可靠性设计的重要影响因素。传统安全系数设计法只考虑纤维强度(均值) 大小, 而无视纤维强度随机分布特征值对FWRP 压力容器结构抗力的影响, 显然是不合理的。可靠性设计实现了安全性与经济性的有效统一。      

氰酸酯复合材料缠绕成型工艺的研究

以液态双酚A型氰酸酯(CE)为树脂基体,碳纤维T-700为增强纤维,缠绕制备了氰酸酯基复合材料(CF/CE)。结果表明:抽真空处理可以有效控制CF/CE的含胶量并降低孔隙率,CF/CE的Tg为241.9℃,孔隙率为1.22%时剪切强度可达101.98MPa。     

FRP管增强混凝土结构的性能研究

纤维缠绕聚合物基复合材料(FRP)管增强混凝土结构已成为目前国际土木工程界研究的新热点.本文从组分材料特性和组合结构两方面综合阐述了FRP管增强混凝土结构的工作机理,并与传统钢管混凝土结构进行对比分析,表明该组合结构具有极大的优越性.全面介绍了该技术的国内外研究发展现状,并对今后的发展和研究方向进行了展望.     

GFRP管增强混凝土结构的轴压强度临界值

为完善和发展FRP管增强混凝土结构的设计与计算理论，在确定组合结构轴心受压时所经历的3个典型工作阶段后，运用经典层合板理论和组分材料相互约束条件，归纳出弹塑性阶段终点时约束管和核心混凝土的轴向应力预测方程．在壳体与核心柱体界面无黏接力的情况下，用合成法得到GFRP管增强混凝土柱轴心受压状态下的强度临界值，从而可以预测任意组合下该种结构的工作强度．分析了各性能参数对GFRP管混凝土结构轴心受压强度设计指标的影响，结果表明，纤维缠绕角与组合结构的强度临界值之间呈非线性变化状态，且在不同的缠绕角范围内，强度临界值呈现出不同的变化趋势．而含量比与强度临界值之间存在近似线性关系，且成正比．     

纤维缠绕复合材料压力容器CAD/CAE/CAM一体化研究

本文用APDL参数设计语言编制的程序可同时进行压力容器缠绕过程的动态仿真模拟及应力分析,可将实际缠绕参数直接用于应力分析,分析后得到的仿真数据可直接用于数控缠绕机进行生产,实现了纤维缠绕复合材料压力容器CAD/CAE/CAM一体化.本文用微分几何理论推导出纤维缠绕复合材料压力容器的非测地线缠绕轨迹、包角方程及绕丝头运动方程.在应力分析过程中考虑了几何非线性和物理非线性.采用叠层的增量本构关系,以分段线性表示单层非线性应力-应变曲线,对损伤后引起的刚度降低进行了实验研究,实验特别研究了面内剪切破坏和层间剪切破坏对纵向弯曲刚度的影响.结果表明纤维缠绕复合材料压力容器损伤后,弯曲刚度的降低是影响轴向变形的重要因素.     

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。      

钛白工程用大型酸解罐玻璃钢盖子设计

酸解罐玻璃钢盖子作为加筋复合材料板壳,应用解析方法很难求解。本文利用有限单元位移法,采用复合材料四节点厚壳单元建立模型,计算时忽略剪切变形的影响,考虑了壳体薄膜应力应变和弯曲应力应变之间的耦合效应,对酸解罐玻璃钢盔子进行了结构优化设计,从而充分发挥了复合材料结构的可设计性。     

LW系列氰酸酯及其复合材料

LW系列氰酸酯的开发有效地提高了氰酸酯的工艺性能,推动了氰酸酯基复合材料在航天领域的应用。LW系列氰酸酯在常温下为液态,测试其碳纤维复合材料的吸水性、低真空逸气性能和力学性能、耐热性能,表明LW系列氰酸酯可用于空间飞行器。     

LW(R)系列氰酸酯及其复合材料

LW(R)系列氰酸酯的开发有效地提高了氰酸酯的工艺性能,推动了氰酸酯基复合材料在航天领域的应用.LW(R)系列氰酸酯在常温下为液态,测试其碳纤维复合材料的吸水性、低真空逸气性能和力学性能、耐热性能,表明LW(R)系列氰酸酯可用于空间飞行器.     

复合材料高压氮气气瓶的结构设计与试验分析

本文阐述了复合材料高压氮气瓶的结构设计过程，并对试验结果进行了分析和讨论。