具有金属内衬的纤维增强复合材料压力容器的应力分析

采用纤维增强复合材料缠绕压力容器 ,改变了传统压力容器所用的材料全部为优质钢材的状况 ,既可以节约大量的钢材 ,又可以满足所需要的强度要求。采用弹性力学的基本原理推导出由纤维与金属这两种材料组合而成的压力容器的筒身段在均匀内压作用下的应力计算公式 ,并讨论了应力在容器壁内的分布规律。

含金属内衬的复合材料缠绕壳结构应力场分析的混合状态Hamilton元半解析法

本文将基于Hellinger-Reissner广义变分原理,提出一种分析复合材料缠绕壳结构应力场分析的混合状态Hamilton元半解析法。该方法在周向面内采用有限元离散;而沿径向对状态方程进行解析求解。在求解过程中,采用了传递矩阵技术,以保证层间位移和应力的连续性,并建立了缠绕结构的内、外表面状态变量之间的关系。为此,不论缠绕结构的层数有多少,最后都归结为求解缠绕结构内、外表面未知量。同常规位移有限元法相比,此方法大大地降低了求解未知量的数目。文中还采用Chang F K提出的复合材料缠绕结构的破坏准则,对一在服役工况下具有金属内衬的复合材料缠绕壳典型结构进行了强度校核。

金属内衬纤维缠绕复合材料压力容器数值分析

压力容器设有金属内衬及复合材料,解析了压力容器内在的压力数值。金属内衬具有缠绕的纤维,考虑到复合材质选取的厚度及铺设的角度。构建了材料模型,采纳弹塑性根本理论用作解析复合材质的压力容器。简化了数值解析必要的模型,观测内在的容器荷载变动。分析得到了与模拟模型彼此吻合的数值,表明解析的步骤是有效的。

缠绕张力对薄壁金属内衬复合材料气瓶性能影响

通过薄壁金属内衬的外压强度试验、不同缠绕张力NOL环以及复合材料气瓶的力学性能试验,采用声发射的检测方法研究缠绕张力对薄壁金属内衬复合材料气瓶的疲劳以及爆破性能的影响。结果表明,薄壁金属内衬的外压强度较小,缠绕张力对复合气瓶的疲劳以及爆破性能影响较大,采用声发射信号以及气瓶的性能试验研究可以指导制定最优化的缠绕张力制度。

纤维缠绕/金属内衬复合材料气瓶应力分析

针对纤维缠绕/金属内衬复合材料气瓶结构复杂、参数多及设计分析困难等问题,提出了一种面向设计的纤维缠绕/金属内衬复合材料气瓶应力分析方法,并通过一个碳纤维缠绕/铝合金内衬柱形复合材料气瓶的应力分析,评估了分析方法的有效性。

超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器的设计与制备

介绍了复合材料压力容器的特点,如:质量好、重量轻、使用周期长、抗腐蚀,无需大量的防护保护装置,此外,还可以根据实际需要,制备成特殊形状的压力容器。复合材料压力容器的应用领域主要是国防科技和民用。为了提高超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器的设计与制备水平,对携带液体燃料和高压气体的压力容器提出了明确要求,要求携带液体燃料和高压气体,必须具备气密性好、质量轻盈、使用周期长等特点。提出了目前复合材料压力容器发展面临的现实问题,给出了几种常见的含超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器的设计与制备技术,以保证设计制备的质量和效果。

不锈钢内衬纤维复合材料球形高压容器研制

采用高强芳纶Ⅱ和凯芙拉-49纤维及不锈钢内衬,研制出小型球形环氧树脂基纤维复合材料压力容器。主要介绍了容器的结构材料、设计、试验方法。通过容器的密封性检验及贮存前后的液压爆破试验,结果表明,容器的设计是成功的,满足了设计使用要求。与同类钢制压力容器相比,在内径、外径、工作压力、安全系数相同情况下,该复合材料容器质量可减轻60%以上,漏率小于1×10-8Pa.m3/s,且贮存3年后爆破压力不会下降并略有提高。

样条配点法分析具有金属内衬的纤维缠绕内压容器

对于带金属内衬的纤维缠绕内压容器，采用叠层薄壳理论进行了分析。利用Ｂ样条配点法求解。数值计算结果与实测符合较好。

探伤技术在超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器检测中的应用研究

在以往的超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器检测中,由于缺乏对压力容器缺陷检测的评级,因此无法检测出所有的偏振缺陷数目。为此,提出探伤技术在超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器检测中的应用研究。从“小面积破损或无破损检测”和“同条件压力容器养护”两个方面,给出复合材料压力容器的质量评级;基于探伤技术进行压力容器缺陷检测评级,得到检测数据;对检测数据进行分析处理,生成完整的复合材料压力容器检测报告,完成对超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器的检测。

复合材料缠绕壳体结构成型和使用过程多场分析的研究进展

综述了复合材料缠绕壳体结构成型和使用过程的多场分析的国内外近代研究进展,其中包括:缠绕成型工艺,固化工艺,超压工艺,使用过程中的应力分析,低速冲击损伤等相关问题．在此基础上,着重介绍了倍受航天界所关注的含薄壁金属内衬的复合材料缠绕容器的成型工艺和低速冲击损伤一体化研究工作,并提出了该领域今后还需进一步研究的内容．

轻量化复合材料压力容器研究进展

复合材料压力容器结构设计理论的发展,薄壁金属内衬成型技术的创新,缠绕成型工艺仿真技术的实现以及性能监测与评价体系的建立,为最大化地减轻复合材料压力容器的重量奠定了基础,有效地解决了新一代航天飞行器动力系统的减重技术"瓶颈"。

复合材料容器最佳预压力的研究

具有金属内衬的纤维缠绕复合材料压力容器的承载能力在很大程度上取决于金属内衬的弹性变形范围。根据三维弹塑性理论,并结合强度条件,提出了自增强处理提高金属内衬弹性变形范围的方法,并研究了最佳预压力的求解方法及承载能力的提高情况。结果表明,通过对容器施加预压力,使内衬达到最佳塑性状态,可提高容器的极限承载能力。

航天系统用纤维缠绕/金属内衬压力容器的寿命分析技术

本文分析航天系统对纤维缠绕/金属内衬压力容器的寿命要求,介绍近几年国外航天技术领域对纤维缠绕/金属内衬压力容器普遍采用的寿命分析技术,同时对各种分析技术在使用时应关注的问题进行讨论,并对不同技术之间的差异进行比较。

空间应用复合材料压力容器研制技术

综述了空间应用金属内衬复合材料压力容器的研制技术 ,从性能优势、金属内衬、复合材料、试验四个方面给出了比较重要的技术信息 ,同时列举了国外空间系统应用的几个典型实例 ,并对中国研制空间系统应用复合材料压力容器提出了几条值得借鉴的经验。

空间站用复合材料压力容器设计分析

主要从最小质量、长寿命2个方面对金属内衬复合材料压力容器的设计进行了分析,给出了重要的技术信息,并为我国研制空间站用压力容器提供了几条值得借鉴的经验。

纤维缠绕金属内衬压力容器的设计和分析技术

介绍了纤维缠绕金属内衬压力容器的工艺特点、性能优势和爆破前先泄漏(LBB)的安全失效模式,以及一般设计原则、构形、材料和工艺要求。分析了金属内衬的厚度、过渡区、焊接区和纤维缠绕层,以及输入输出极孔的设计技术。阐明了用于静力分析的解析法和数值法,以及用于循环寿命预测的断裂力学分析法。最后概述了一些新技术、新材料的应用情况,并指出了压力容器设计的发展趋势。

国内外复合材料气瓶发展概况与标准分析(一)

复合材料气瓶在航天、航空和民用领域都有着广泛的应用,对复合材料气瓶的研制进展和典型应用进行了简要介绍,并分析了复合材料气瓶及其成型工艺的发展趋势,综述了航天、航空和民用领域复合材料气瓶标准的发展概况,并针对我国复合气瓶标准制定面临的问题进行了分析。

国内外复合材料气瓶发展概况与标准分析(二)

复合材料气瓶在航天、航空和民用领域都有着广泛的应用,对复合材料气瓶的研制进展和典型应用进行了简要介绍,并分析了复合材料气瓶及其成型工艺的发展趋势,综述了航天、航空和民用领域复合材料气瓶标准的发展概况,并针对我国复合气瓶标准制定面临的问题进行了分析。

提高金属内衬容器承载能力的预外压法

具有金属内衬的复合材料容器的承载能力很大程度上取决于金属内衬的弹性变形范围和稳定性。基于三维弹性理论,并结合第四强度理论,研究了在施加外压力时保证金属内衬不失稳的条件下,具有金属内衬的纤维缠绕容器的应力分布情况和承载能力的改善情况。结果表明,给金属内衬施加预外压力,可以提高容器的极限承载能力,更好地发挥纤维层的承载能力。

复合材料气瓶的有限元建模与屈曲分析

复合材料气瓶在空间系统中逐渐取代全金属气瓶而得到越来越广泛的应用。利用ANSYS大型有限元程序建立复合材料气瓶及其内衬的有限元模型,建模中将纤维缠绕层作为复合材料层合板处理,考虑了封头处缠绕层厚度及缠绕角沿子午线不断变化的情况。建立了气瓶整体结构的特征值屈曲分析与非线性屈曲分析有限元方程,并分别进行了气瓶整体结构和内衬的外压失稳(屈曲)分析计算,得出了气瓶整体结构及内衬的屈曲模态形状和临界外压。