纤维缠绕管的挂钉工艺参数研究

小缠绕角度的纤维缠绕圆管,因缠绕转向区长度过长而常采用挂钉缠绕工艺。转向区长度是挂钉缠绕工艺的关键技术参数,其由圆管直径、缠绕角、摩擦系数决定。除此之外,纤维缠绕挂钉工艺参数还包括转向区(挂钉区)的挂钉轴向排数、挂钉轴向位置、挂钉环向钉距(或钉数)、挂钉的钉高钉径等工艺参数。本文通过纤维缠绕基础理论公式和数值模拟仿真方法,研究缠绕角度、摩擦系数对于缠绕转向区转长直径比的影响变化规律,使得工程师可以快速根据缠绕角和摩擦系数计算出转长直径比,进而结合圆管直径评估出转向区长度。通过公式计算和软件模拟验证,54.7°缠绕角且0.12摩擦系数时,转长直径比为0.94;45°缠绕角且0.12摩擦系数时,转长直径比为1.73。最后基于临界转长直径比(k_(L)=1),给出圆管类纤维缠绕工艺的三种技术路线,即传统圆管缠绕工艺、柱面转向挂钉工艺、端面转向挂钉工艺。