复合材料压力容器的研究与制备

本文介绍了复合材料压力容器的研究进展,分析了影响压力容器设计的主要参数,根据网格理论,结合缠绕角和铺层顺序的优化,设计制备了国产碳纤维复合材料压力容器。试验结果表明,压力容器设计满足技术要求,国产碳纤维在CFRP压力容器上的应用是可行的。

超薄单层复合材料缠绕压力容器承载性能研究

针对压力容器承载性能,基于经典层合板刚度等效理论,提出了一种可以考虑复合材料缠绕层单层厚度的压力容器承载性能分析方法;与实际铺层有限元模型进行对比,验证了分析方法的有效性;对不同单层厚度的复合材料进行了单向拉伸试验,获得材料强度与单层厚度的关系;分析了超薄单层复合材料缠绕压力容器的应力分布、失效系数分布及失效压力。结果表明,超薄单层复合材料缠绕压力容器的应力和损伤分布更为均匀,失效内压较常规单层厚度复合材料可提高54.5%。该研究成果可为超薄单层复合材料缠绕压力容器的结构设计提供可靠的理论参考。

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。

纤维缠绕复合材料压力容器的多尺度分析与性能预测

纤维缠绕复合材料压力容器由纤维、基体和界面组成,其宏观性能会随着组成材料微观性能的变化而变化,为了更加科学准确地对复合材料压力容器性能进行预测,有必要建立多尺度性能预测与分析方法,将ANSYS微观分析与ABAQUS宏观分析相结合,以此指导设计,提高其性能。此外,通过微观脱黏试验、树脂和碳纤维的拉伸试验获得复合材料微观力学参数,通过材料体系XSYT55G成形的缠绕层压板样品进行拉伸和剪切强度试验获得复合材料的宏观力学参数。采用提取的代表体积元素(RVE)进行微观失效分析,并引入渐进均匀化理论,实现微观到宏观的分析过度,同时将该分析方法应用到纤维缠绕复合材料的压力容器算例分析中。分析结果表明:RVE模型进行拉伸失效分析,Weibull模量(m)值越小,失效单元数越多,模型承载力越低;对不同纤维强度Weibull分布进行分析,m值越大,宏观模型模量峰值越晚出现,变化越剧烈;纤维强度离散性m值对爆破压力和失效过程有重要影响,随着m值增大,压力容器失效越晚,载荷变化越剧烈,爆破压力也随之增大。

压力容器复合材料反复打压损伤过程研究

基于声发射技术、X射线三维成像技术及水压反复打压实验重点探究了压力容器复材筒力学性能薄弱区域及主要破坏形式。利用振铃次数与时间的关系及能量与时间的关系分析材料损伤过程,利用声程定位损伤部位,利用Kaiser效应及Felicity比判断材料损伤程度,利用反复打压实验前后X射线三维成像技术探究缺陷扩展形式,利用声信号特征参数判断损伤类型。研究结果表明,焊缝及孔隙为主要力学性能薄弱区域。加压过程首先出现界面开裂及环氧树脂/上浆剂破损,高模碳纤维断裂为次要损伤,几乎无界面剪切应力破损及高强碳纤维断裂。反复加压过程损伤逐渐加剧,力学性能有下降趋势。

不锈钢及其复合材料压力容器制造技术研究

本文研究了不锈钢及其复合材料压力容器的制造技术。介绍了不锈钢的特性和应用,不锈钢材料的选择和评估方法,不锈钢容器的制造工艺,不锈钢容器的质量控制和检测方法。在复合材料压力容器制造技术方面,介绍了复合材料的特性和应用,讨论了复合材料材料的选择和评估方法,复合材料容器的制造工艺,复合材料容器的质量控制和检测方法,为容器制造技术的提升提供理论基础。

不锈钢及其复合材料压力容器制造技术探研

不锈钢由于具有优良的耐腐蚀、耐高温特性,并具有非常好的机械和加工性能,在压力容器中得到了广泛的应用。在工业领域,由于不锈钢及其复合材料的机械性能、耐腐蚀、耐高温等特点,使得其在各种压力容器中得到了广泛的应用。本文介绍了以不锈钢为主材质的压力容器的制作技术及其注意事项,针对该装置的结构特点,对其生产工艺进行了分析,确定了合理的生产流程。本论文以不锈钢和它的复合材料为主体材料,对压力容器制作工艺进行了探讨,并提出了一套合理、切实可行的制作技术方案。

奥氏体复合材料压力容器对接接头的相控阵超声检测分析

文章根据奥氏体复合材料压力容器对接接头的结构特点,分析了该结构易出现缺陷质量问题的原因,讨论了相控阵超声检测技术的优势。在此基础上,将该技术引入到某石油化工设备厂制造的中油收集装置焊缝检测中,对对比试块与模拟试块进行检测,明确相应的检测工艺方法并完成正式实践检验。检测结果得出装置缺陷为11处,超标缺陷9处,进一步验证了相控阵超声检测技术在奥氏体复合材料压力容器对接接头检测中的可行性。

油田用纤维增强塑料压力容器的应用及研究进展

纤维增强塑料压力容器具有耐腐蚀性好、比强度高、耐疲劳性好、质量轻、易于成型、保温性好等优点,近年来逐渐应用于油气处理领域。首先,对纤维增强塑料压力容器在国内油田的应用现状和成型工艺进行了介绍;其次,对影响纤维增强塑料压力容器性能的因素进行了分析总结;然后,对纤维增强塑料压力容器的相关标准进行了介绍,并对国内外纤维增强塑料压力容器无损检测技术的相关研究进行了综述;最后,对纤维增强塑料压力容器在油田的发展趋势进行了展望。

纤维缠绕复合材料压力容器渐进损伤分析

利用大型有限元软件ANSYS的参数化设计语言(APDL)建立了纤维缠绕复合材料压力容器的有限元模型,该模型真实地反应了复合材料压力容器封头处纤维缠绕层的厚度以及纤维缠绕角度沿子午线不断变化的情况,即充分体现该压力容器结构的真实性。针对建立的有限元模型,对复合材料压力容器在一定内压下的应变进行了分析,将分析的结果与试验结果比较,验证该模型的准确性。在此基础上进行了复合材料压力容器的渐进损伤分析,获得了复合材料压力容器在外载荷逐渐增加的情况下,复合材料缠绕层逐层失效破坏的详细信息,为复合材料压力容器的设计提供一定的依据。

国内外空间复合材料压力容器研究进展及发展趋势分析(一)

综述了国外空间系统复合材料压力容器技术的研究进展,总结了国内复合材料压力容器研究的成果,并结合国外发展情况对我国空间COPV的发展趋势进行了分析。

复合材料压力容器无损检测研究现状

随着复合材料压力容器的研究及其在航空航天等领域的广泛应用,检测复合材料压力容器内部缺陷、损伤的无损检测技术也得到迅速的发展.总结了用于复合材料压力容器无损检测的超声波技术、声发射技术、声-超声技术、涡流检测技术、计算机断层扫描技术、红外热波、数字散斑等主要无损检测方法,对上述方法的原理、特点、适用范围及其在复合材料压力容器无损检测中的检测特征作了简要评述;并对复合材料压力容器无损检测研究进行了展望.

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。

数字散斑相关方法及其在碳纤维复合材料压力容器变形测量中的应用

提出了一种新的基于图像灰度梯度迭代的数字散斑相关方法(DSCM,digital speckle correlation method)。通过使用DSCM测量碳纤维复合材料压力容器在水压下的局部区域的位移场和应变场,分析了复合材料压力容器的轴向和环向的变形特征,为碳纤维复合材料压力容器的优化设计提供了理论和实验依据。

纤维缠绕复合材料压力容器健康监测研究进展

阐述了纤维缠绕复合材料压力容器健康监测传感器的特点和原理,对纤维缠绕复合材料结构健康监测工作中的固化过程监测、服役环境监测、内压和结构应变监测、损伤监测、爆破压力监测、泄漏监测进行了介绍和比较。最后,对纤维缠绕复合材料结构健康监测工作进行了展望,并提出了几点建议。

纤维缠绕复合材料压力容器的研究现状

介绍了纤维增强树脂基复合材料以及纤维缠绕压力容器的分类和应用,归纳了纤维缠绕压力容器在国内外常用的相关标准,并针对其设计优化和健康监测与检测两个方面,总结了国内外的研究进展。

国内外空间复合材料压力容器研究进展及发展趋势分析(二)

综述了国外空间系统复合材料压力容器技术的研究进展,总结了国内复合材料压力容器研究的成果,并结合国外发展情况对我国空间COPV的发展趋势进行了分析。

PBO-C/E复合材料的界面及压力容器性能

研究了PBO纤维与T700碳纤维混杂复合材料的界面性能和压力容器性能。采用层间剪切强度测试和吸水率测试研究了不同混杂比对混杂复合材料界面粘接性能和吸水性能的影响。研制了PBO纤维与T700碳纤维混杂复合材料Ф150 mm压力容器,对容器的水压爆破性能和轴压承载性能进行了测试。结果表明:混杂复合材料的层间剪切强度随着混杂比增大逐渐升高,当T700碳纤维含量较低时,混杂复合材料界面粘接性能提高并不明显;混杂复合材料的吸水率介于PBO纤维和T700碳纤维复合材料之间,近似符合"混合定律",界面数对混杂复合材料吸水性影响较大;混杂复合材料Ф150 mm容器的PV/W随着混杂比增大逐渐降低,混杂工艺能够使PBO纤维复合材料容器的轴压承载性能提高31%。

国产T700S碳纤维增强复合材料压力容器的成型工艺

分别采用扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪对国产T700S碳纤维表面形貌及表面涂层进行了表征,通过NOL环实验对两种树脂体系进行优选,找到了一种与国产T700S碳纤维匹配性较好的树脂体系,然后设计正交试验,对影响?150 mm复合材料压力容器成型的因素设置了不同的水平,通过正交试验比较,最终确定缠绕张力为40~50 N﹑封头补强方式为碳布补强环补强﹑胶槽温度55~60℃、刮胶板和滚胶筒间隙0.15~0.20 mm、缠绕后处理方式为玻璃布带环向/螺旋向各缠绕1层时,制作的复合材料压力容器特性指数最高(37.5 km),可作为国产T700S碳纤维进一步工程化应用的参考。

复合材料压力容器的性能分析

压力容器是承压设备,应用广泛但存在很大危险性,压力容器材料选取是设计中的重要步骤,对容器后期的使用起着决定性作用,材料的机械强度和耐腐蚀性等都会影响压力容器的使用状况。工业技术的提高迫切要求压力容器能够在更苛刻的条件下具有更优良的性能。简述了复合材料压力容器的特点、设计制造现状,提出了相关应力分布计算方法,叙述了引起复合材料压力容器失效的主观因素和客观因素,指出复合材料压力容器分析仍处于初步阶段,对复合材料压力容器的研究具有一定的参考价值。