大张力缠绕碳纤维复合材料飞轮转子结构设计研究

发布时间：2021-11-21 11:47

　　复合材料飞轮储能系统具有储能密度高、质量轻、效率高、寿命长、无污染等特点,从众多储能技术中脱颖而出。碳纤维复合材料具有较高的比强度、比刚度以及不产生高频涡流损耗等特点,成为制作飞轮转子轮缘的首选材料。无张力缠绕工艺制作的复合材料飞轮转子径向强度较低,无法充分发挥复合材料高比强度的特性。多环过盈装配技术能够有效改善转子径向应力分布,但机加工和过盈装配极易导致复合材料层产生损伤、开裂、毛刺、崩块及分层等缺陷。大张力缠绕成型技术不仅能改善飞轮转子径向应力分布,还能避免装配工艺对复合材料层的损伤。因此,研究大张力缠绕技术制备高性能复合材料飞轮转子具有重要的意义。本文针对高速飞轮转子对材料的要求选择合适的材料,测试了铝合金、环氧树脂浇铸体以及三种类型纤维与树脂复合后的基本力学性能,为解析分析和数值仿真分析提供基本的材料参数。基于平面应力假设建立了轴对称飞轮转子的解析模型,推导出大张力缠绕成型过程和高速旋转时飞轮转子的应力应变表达式。分析了在30000 RPM工作转速下张力制度、材料搭配和材料厚度分配对转子应力分布的影响,确定了最佳张力制度和三种复合材料层的厚度。借助ANSYS有限元软件建立复合材... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：113 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

飞轮转子典型结构

（a）圆锥面过盈装配 （b）圆柱面过盈装配图 1-2 两种典型的过盈压装工艺大张力缠绕成型技术规张力纤维缠绕和大张力纤维缠绕工艺流程基本相似，通常都采用。图 1-3 为大张力湿法缠绕成型工艺示意图，其主要是在传统的缠粉制动器（安装在浸胶槽和丝嘴中间），并配备先进的纤维纱带传图 1-3 大张力湿法缠绕成型工艺示意图

来提升飞轮转子径向强度。（a）圆锥面过盈装配 （b）圆柱面过盈装配图 1-2 两种典型的过盈压装工艺张力缠绕成型技术张力纤维缠绕和大张力纤维缠绕工艺流程基本相似，通常都采图 1-3 为大张力湿法缠绕成型工艺示意图，其主要是在传统的制动器（安装在浸胶槽和丝嘴中间），并配备先进的纤维纱带传


本文编号：3509456