纤维缠绕环形容器结构设计与损伤检测
发布时间：2021-03-20 15:42
近年来,纤维缠绕环形压力容器在飞行器中发挥着日益重要的作用。其形状特殊,可以充分利用和节省空间,且在减轻发动机系统质量,消除质心漂移方面具有较大优势。本文针对纤维缠绕环形容器的设计和制造,提出同时满足力学结构特性和缠绕工艺性的线型参数设计方法以符合实际工程需要,并采用改进的高精度模态应变能法进行结构损伤检测。第一章简要地介绍了纤维缠绕概况,阐述了研究开发环形压力容器缠绕CAD/CAM系统的背景及重要意义,以及对复合材料结构层进行损伤检测的现实意义。第二章推导了测地线缠绕环形容器的线型方程,利用微分几何分析了圆环面上测地线不架空判据,指出了测地线缠绕环形容器的局限性。第三章提出了均衡型缠绕环形容器的设计概念。考虑截面厚度变化和初始缠绕条件,给出了环形容器的均衡缠绕参数及线型的确定方法。导出了纤维在圆环面上稳定缠绕的充要条件,给出了同时满足均衡型和稳定缠绕双重条件的线型滑移系数、相对弯曲半径以及两向纤维层厚度比之间的关系。本文还以螺旋向铺层的初始缠绕角和厚度为变量,以稳定缠绕条件和壳体强度要求为约束,缠绕层最小质量为优化目标,利用序列二次规划算法求得了不同爆破压强下的各项最优均衡缠绕参数。...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维缠绕机基本结构示意图
了待缠绕容器的型体特性的空间数学模型以后，才能进行的回转曲面是由一个半径为r 的母圆上每一点绕这个圆所圆心距离为R ）回转而成的（如图 2-1 所示）。统一的数学表达式来描述芯模的母线方程：2 2 2( )0x R z ry + = = 0】可知，母圆绕Z 轴旋转后得到的圆环曲面方程为：2 2 2 2 2( x + y R )+ z =r—管半径；—圆环面中心线曲率半径；—张角， θ ∈ [ 0,2π]；—母圆线型转角， ∈ [ 0,2π]。
图 2-2 经线（ 线）和纬线（θ 线）示意图Fig.2-2 Schematic of meridian and parallel on torus以写出圆环面的角参数曲面方程为：( cos ) cos( , ) ( cos )sinsinTR rr R rr θθ θ + = + 一、二阶偏导数为：{ }{ }{ }{ }( cos ) sin , ( cos ) cos , 0 ;( cos ) cos , ( cos ) sin , 0 ;sin cos , sin sin , cos ;cos cos , cos sin , sin .r R r R rr R r R rr r r rr r r rθθθ θ θ θ θ θ θ θ θ = + += + += = θ , )点的单位法矢量为： {c os cos ,cos sin ,sin}r rnr rθ θ θ θ ×= =×
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料环形高压容器缠绕参数设计与分析[J]. 何钦象,祖磊,李辅安. 宇航学报. 2006(06)
[2]纤维缠绕复合材料圆环壳线型设计与优化[J]. 祖磊,何钦象,李辅安. 宇航材料工艺. 2006(03)
[3]圆环压力容器均衡缠绕线型设计及稳定性分析[J]. 祖磊,何钦象,李辅安. 固体火箭技术. 2006(02)
[4]基于模态应变能比与神经网络的复合材料结构损伤辨识[J]. 罗武,赵美英,万小朋. 机械强度. 2006(01)
[5]环形容器缠绕线型设计及计算机仿真研究[J]. 李翠云,李辅安,张强. 航天制造技术. 2005(06)
[6]环形气瓶缠绕的纤维轨迹分析[J]. 李翠云,李辅安,张强. 纤维复合材料. 2005(04)
[7]模态应变能在复合材料机翼结构损伤检测中的应用[J]. 万小朋,施晓良,赵美英,舒遂文. 机械强度. 2005(05)
[8]高精度模态应变能法结构损伤检测研究[J]. 王学广,贺国京. 铁道学报. 2005(05)
[9]结构损伤识别的模态应变能方法探讨[J]. 苏扩军,易登军,邓华锋. 三峡大学学报(自然科学版). 2005(03)
[10]环形容器的纤维缠绕工艺[J]. 蒋喜志,费春东,马国峰,姜广祥. 纤维复合材料. 2005(02)
硕士论文
[1]环形容器缠绕机设计与仿真[D]. 林喜镇.武汉理工大学 2006
本文编号：3091247
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维缠绕机基本结构示意图
了待缠绕容器的型体特性的空间数学模型以后，才能进行的回转曲面是由一个半径为r 的母圆上每一点绕这个圆所圆心距离为R ）回转而成的（如图 2-1 所示）。统一的数学表达式来描述芯模的母线方程：2 2 2( )0x R z ry + = = 0】可知，母圆绕Z 轴旋转后得到的圆环曲面方程为：2 2 2 2 2( x + y R )+ z =r—管半径；—圆环面中心线曲率半径；—张角， θ ∈ [ 0,2π]；—母圆线型转角， ∈ [ 0,2π]。
图 2-2 经线（ 线）和纬线（θ 线）示意图Fig.2-2 Schematic of meridian and parallel on torus以写出圆环面的角参数曲面方程为：( cos ) cos( , ) ( cos )sinsinTR rr R rr θθ θ + = + 一、二阶偏导数为：{ }{ }{ }{ }( cos ) sin , ( cos ) cos , 0 ;( cos ) cos , ( cos ) sin , 0 ;sin cos , sin sin , cos ;cos cos , cos sin , sin .r R r R rr R r R rr r r rr r r rθθθ θ θ θ θ θ θ θ θ = + += + += = θ , )点的单位法矢量为： {c os cos ,cos sin ,sin}r rnr rθ θ θ θ ×= =×
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料环形高压容器缠绕参数设计与分析[J]. 何钦象,祖磊,李辅安. 宇航学报. 2006(06)
[2]纤维缠绕复合材料圆环壳线型设计与优化[J]. 祖磊,何钦象,李辅安. 宇航材料工艺. 2006(03)
[3]圆环压力容器均衡缠绕线型设计及稳定性分析[J]. 祖磊,何钦象,李辅安. 固体火箭技术. 2006(02)
[4]基于模态应变能比与神经网络的复合材料结构损伤辨识[J]. 罗武,赵美英,万小朋. 机械强度. 2006(01)
[5]环形容器缠绕线型设计及计算机仿真研究[J]. 李翠云,李辅安,张强. 航天制造技术. 2005(06)
[6]环形气瓶缠绕的纤维轨迹分析[J]. 李翠云,李辅安,张强. 纤维复合材料. 2005(04)
[7]模态应变能在复合材料机翼结构损伤检测中的应用[J]. 万小朋,施晓良,赵美英,舒遂文. 机械强度. 2005(05)
[8]高精度模态应变能法结构损伤检测研究[J]. 王学广,贺国京. 铁道学报. 2005(05)
[9]结构损伤识别的模态应变能方法探讨[J]. 苏扩军,易登军,邓华锋. 三峡大学学报(自然科学版). 2005(03)
[10]环形容器的纤维缠绕工艺[J]. 蒋喜志,费春东,马国峰,姜广祥. 纤维复合材料. 2005(02)
硕士论文
[1]环形容器缠绕机设计与仿真[D]. 林喜镇.武汉理工大学 2006
本文编号：3091247
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3091247.html
