仿形带织物层叠缠绕成型矩形管复合材料的研究

发布时间：2017-03-19 01:05

  本文关键词：仿形带织物层叠缠绕成型矩形管复合材料的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：复合材料因其质轻高强高模、耐腐蚀、可设计性强以及力学性能优异等特点,在国防军工和民用领域得到很广泛的应用。随着仿形织造技术的发展,其生产的带织物具有连续化缠绕成型复材管的能力。复材管是一种应用广泛的工程材料,在市政、建筑、交通等有着广泛的应用前景。复材管的截面形状、尺寸多种多样,本文选择矩形截面管进行研究,以期对该类复材管的设计和制造进行指导,同时,所得结果对其他复材管的设计和制造也有参考作用。本课题的主要研究内容和结果如下：(1)采用仿形织造技术,生产符合缠绕矩形复合材料管的仿形带织物。根据矩形管缠绕成型所需织物的形态网格化,设计仿形带织物的形状和结构参数,使其在成型时与芯模贴覆性好、无需剪裁,具有连续化成管的能力。(2)织机改造。为了满足仿形带织物经纱不等长的织造要求,对传统的小样机进行改造,包括送经机构的改造和卷曲机构的改造两个方面。对卷取机构的改造,使其织机具有形成曲面结构的带织物能力；对送经机构的改造,使其能满足送出不同长度的经纱,以玻纤为原料,制织出不同组织的仿形带织物。(3)将织造的仿形带织物与树脂复合,用缠绕成型方法得到矩形复合材料管。采用三点弯曲法测试矩形复合材料管的弯曲性能,用有限元矩形管分析试样的应力分布,得出以下结论：1、不同组织结构的试样其弯曲强度和模量相差较大,其中经重平组织的试样的弯曲强度最高,平纹组织的试样的弯曲模量最大。2、随着载荷的增加,应力分布变化很小,应力水平越高,应力集中现象越明显,最大的应力值也越高。
【关键词】：仿型带织物 矩形复合材料管 弯曲力学性能 有限元分析
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 矩形复合材料管材及其应用10-11
• 1.3 矩形复合材料管材的制造技术11-14
• 1.3.1 拉挤成型工艺12
• 1.3.2 缠绕(卷绕)成型工艺12-13
• 1.3.3 管状织物转化为型材织物13-14
• 1.3.4 仿形带织物连续层叠缠绕成型14
• 1.4 主要研究内容14-17
• 第二章 矩形复材管的仿形带织物设计与织造17-31
• 2.1 仿形带织物缠绕成型复合材料管的原理17-21
• 2.1.1 传统带织物单层缠绕17-18
• 2.1.2 传统二维平面带织物多层缠绕存在的问题18-19
• 2.1.3 仿形带织物的多层缠绕19-21
• 2.2 矩形复合材料管的仿形带织物设计21-26
• 2.2.1 矩形复材管专用缠绕带织物的表面网格化22
• 2.2.2 矩形复材管带织物的表面展开22-23
• 2.2.3 织物幅宽设计23-24
• 2.2.4 带织物各区间的经纱长度比设计24-26
• 2.2.5 带织物的长度设计26
• 2.3 小样机改造26-29
• 2.3.1 卷取机构的改造27-28
• 2.3.2 送经机构的改造28
• 2.3.3 原料选择与织物参数计算28-29
• 2.3.3.1 纤维材料的选择28
• 2.3.3.2 织物组织28-29
• 2.4 仿形带织物的织造29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 仿形带织物缠绕成型矩形复合材料管的力学性能31-43
• 3.1 矩形复材管的制备31-32
• 3.1.1 原材料31
• 3.1.2 矩形复材管的缠绕成型31-32
• 3.2 弯曲性能的测试32-34
• 3.2.1 试样的制备32-33
• 3.2.2 三点弯曲性能的测试33-34
• 3.2.2.1 测试过程33-34
• 3.3 测试结果与分析34-42
• 3.3.1 弯曲强度和弯曲模量的计算34-35
• 3.3.2 测试结果与分析35-41
• 3.3.2.1 平纹组织矩形管的弯曲性能分析35-36
• 3.3.2.2 方平组织矩形管的弯曲性能分析36-37
• 3.3.2.3 经重平组织矩形管的弯曲性能分析37-38
• 3.3.2.4 纬重平组织矩形管的弯曲性能分析38-39
• 3.3.2.5 矩形玻璃钢管的弯曲强度和弯曲模量39-41
• 3.3.3 矩形复材管的破坏分析41-42
• 3.3.3.1 刚度降解41-42
• 3.3.3.2 破坏机理42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 矩形复合材料管力学性能的有限元分析43-51
• 4.1 矩形管的三维实体建模及网格划分43-45
• 4.2 条件设置45
• 4.3 三点弯曲试样应力应变分布的有限元分析45-49
• 4.3.1 三点弯曲试样的应力应变分布数值计算结果46-48
• 4.3.2 三点弯曲试样的应力分析48-49
• 4.4 本章小结49-51
• 第五章 结论51-53
• 参考文献53-57
• 读学位期间发表的论文57-59
• 附录59-61
• 致谢61

【参考文献】

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本文编号：255302