单一纤维多向缠绕薄壁圆筒的三维等效弹性模量计算

本文给出了一种基于层压板理论用来计算单一纤维多向缠绕薄壁圆筒三维等效弹性模量的方法,用此方法计算了玻璃纤维多向缠绕筒的三维等效弹性模量。有限元数值模拟和拉伸试验结果表明,通过本文计算方法得到的三维等效弹性模量是有效的,应用此方法可将复杂的纤维多向缠绕结构等效为具有各向异性性质的均质单一材料,大大降低应力分析的工作量。

多向纤维缠绕玻璃钢管的纤维体积分数

以跑道形纱线截面形状的假设为基础,从细观几何角度出发,建立了多向纤维缠绕玻璃钢管纤维体积分数的数学模型。由该模型可知,纤维体积分数与纱线宽度、纱线厚度、纤维缠绕循环数、螺旋缠绕角、缠绕初始半径以及纱线间隙有关,而与管长度无关。以4个采用相同原材料、不同缠绕参数缠绕而成的玻璃钢管为样品,分别计算了纤维体积分数的理论值和实际值,结果显示,二者基本符合,证明该模型是可用的,但仍存在一定的差别,最后对引起理论值偏大的原因进行了分析,主要是模型假设的理想化与气泡等的影响。

多向纤维缠绕预制件的纤维取向

以一个缠绕循环为基础,建立了多向纤维缠绕预制件中一个体积微元的纤维取向(包括轴向取向、径向取向、环向取向)的计算模型。重点对工艺参数中缠绕角、纤维截面直径、缠绕初始半径等与环向取向和轴向取向纤维体积含量的关系进行了分析研究,并绘制了其关系曲线图。最后计算了轴向取向和环向取向纤维体积含量相等时缠绕角的值。为多向纤维缠绕预制件的结构设计、工艺设计提供很好的理论基础。

多向纤维缠绕小样机的研制

首先对多向纤维缠绕制品的特性进行了分析。然后以实现多向纤维缠绕为基础,从总体结构、芯模零部件设计、传动系统设计以及控制系统设计等几个方面介绍了多向纤维缠绕小样机的研制。这些将为开发功能更完备的大型多向纤维缠绕机械提供很好的实践基础。

多向纤维缠绕机缠绕线型及其控制系统的设计

首先对多向纤维缠绕机的结构特性及工作原理进行了概述,然后分别对轴向缠绕、环向缠绕、螺旋向缠绕等的缠绕线型规律进行了分析与计算,并以实现多向纤维缠绕线型为目的,对其相应的控制系统进行了设计。这些为多向纤维缠绕复合材料制品的制造工艺提供了理论上的指导。

多向纤维缠绕玻璃钢管的轴向压缩性能

以经典层合板理论为基础,通过Matlab语言编程,建立了多向纤维缠绕管的力学分析模型,预测出了轴向压缩强度;并分别对多个试样进行了轴向压缩力学性能测试。结果表明:测试结果与理论预测结果吻合较好;添加轴向增强层(即0°纤维层)试样的轴向力学性能得到了明显改善。

多向纤维缠绕复合材料圆筒的研制

介绍多向纤维缠绕复合材料圆筒的结构特性及其生产设备,比较了加入轴向纤维前后的复合材料圆筒的性能。结果表明,加入轴向纤维后,多向纤维缠绕复合材料圆筒的轴向性能得到了很大的提高,能够满足工业生产中对高内压及轴向载荷下制品可靠性的要求。

多向纤维缠绕复合材料管的径向压缩性能分析

在自制的多向纤维缠绕设备上,制作了多个多向纤维缠绕复合材料管,并分别对5个试件进行了径向压缩力学性能的测试,对测试结果进行了分析。结果显示,未添加轴向增强层(即0°纤维层)的试件刚度最小。

小型沼气工程系统构建与试验

为提高小型沼气工程的建造质量和运行效果,研究构建一套处理畜禽粪污的工艺流程,利用多向纤维缠绕玻璃钢工厂化生产标准件、现场组装罐体,并配套开发增温保温系统,形成一个建造便捷的完善系统。现场试验表明:构建系统产气规律较好的反映了产气量与发酵物料量的正向相关规律;其日平均容积产气率为0.85m3.m-3d-1,是一般小型沼气工程的3.4倍,为厌氧微生物创造了良好的发酵环境。

考虑混杂效应时纤维混杂缠绕筒三维等效弹性模量的理论估算和试验研究

给出了多种纤维混杂多向缠绕筒三维等效弹性模量的理论估算方法,应用该方法计算了玻璃-碳纤维混杂缠绕筒的三维等效弹性模量。计及混杂效应的影响,考虑了碳纤维体积分数、铺层方式、纤维分散度等因素,对玻璃-碳纤维混杂缠绕结构,引入混杂效应系数对该方法进行修正。试验结果表明,该方法预测的三维等效弹性模量的精度较高。采用该方法可将复杂的纤维混杂缠绕结构等效为具有各向异性性质的均质单一材料,极大降低了应力分析的工作量。