低温下玻璃钢螺纹连接承载能力及其影响因素研究
发布时间：2021-09-08 13:28
玻璃钢是纤维增强复合材料,其因导热率低、密度低等优点被运用于低温工程,玻璃钢螺纹连接结构已成为低温工程中起抗压支撑作用的重要构件。由于螺纹连接部位是承载的关键部位,研究在低温环境下玻璃钢螺纹连接的承载能力和可靠性,对低温工程结构设计具有指导意义。本文以某大型低温性能实验舱的支撑构件为应用目标,采用理论分析、仿真分析与试验分析相结合的方法,研究玻璃钢纤维增强复合材料的螺纹连接结构在-196℃环境下的承载能力和影响因素。主要研究内容如下:1.在分析已有纤维增强复合材料本体强度理论的基础上,选用最大应力理论作为玻璃钢螺纹连接强度计算和失效判断的依据;通过对螺纹连接部位的理论受力分析,分析了玻璃钢螺纹的变形形式,并推导出各变形公式;结合传热分析理论和热弹性结构分析了低温环境下玻璃钢螺纹连接承载的热力耦合过程。2.对环氧层压玻璃钢本体材料分别进行低温力学性能和热性能参数测试试验,获得了玻璃钢纤维增强复合材料在低温-196℃条件下的性能参数,包括拉伸强度、弹性模量、泊松比、剪切强度、热膨胀系数等,为仿真分析模型的建立提供准确的材料基础参数。3.建立了一种基于Abaqus的低温下玻璃钢螺纹连接承载的...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
低温性能实验舱绝热系统结构
谙宋?滩惴较颍?ＡЦ种С胖?牟牧掀滩闶疽馔既缤?1.3 所示。（a）主视图 （b）俯视图图 1.3 层压玻璃钢支撑柱材料铺层示意图1.3 国内外研究动态1.3.1 玻璃钢的材料性能研究在低温条件下，玻璃钢的材料性能包括基本物理性能、力学性能以及热性能三个方面。其中，用于表征玻璃钢基本物理性能参数主要为密度，力学性能参数包括拉伸强度、压缩强度、弹性模量、泊松比、剪切强度及模量，热性能参数包括比热容、热膨胀系数、导热系数，通过测试试验获取玻璃钢的各项性能指标，可以为低温环境下玻璃钢有限元模拟提供参考依据。目前已有相关学者研究了玻璃钢的部分基本特性，并测试了其部分参数。孙卫娟[5]通过室温和井温条件下的拉伸试验得到了纤维缠绕角度为 45°的缠绕玻璃钢在室温和井温下的极限抗拉强度和轴向弹性模量。周祝林[6]通过三点外伸梁弯曲法测量了常温下层压玻璃钢的层间剪切模量。黄家康、张春堂[7]对单向纤维的模压玻璃钢、缠绕玻璃钢的低温 77K 和常温状态下的抗压强度和导热系数。陈晓燕[8]利用稳态法测试了玻璃钢在-180℃~-170℃之间的导热系数。上海交通大学的徐列[9]对无磁玻璃钢这类多层复合材料在-120℃~20℃之间的线膨胀系数进行了试验测量。张小苹[10]运用理论计算法对玻璃钢的密度进行了估算。美国国家标准局的 M.B.Kasen[11]和 Schramm.R.E[12]、牛津大学 Rutherford 实验室的纤维铺层方向支撑柱轴向纤维层面纤维铺层方向
竖直向下的拉力 Fi+2的作用；内螺纹上的第 i 个牙受到第 i-1 个牙的竖直向下压力 Fi-1的作用以及第 i+1 个牙竖直向上的压力 Fi+1的作用，第 i+1 个牙受到i个牙的竖直向下的压力Fi的作用以及第i+2个牙竖直向上的压力Fi+2的作用。含外螺纹的柱 1 在轴向力的作用下发生了拉伸变形，载荷通过啮合的螺纹牙传至内螺纹，内螺纹则发生了轴向的压缩变形。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高阶剪切理论的复合材料格栅夹层板弯曲特性[J]. 李华东,周振龙,陈国涛. 复合材料学报. 2019(12)
[2]螺纹制作工艺对高压玻璃钢油管连接性能的影响研究[J]. 李厚补,高珑,刘浪,刘宏峰,戚东涛. 玻璃钢/复合材料. 2018(12)
[3]玻璃钢材料拉伸力学性能试验研究[J]. 李燕,吴竞. 绿色环保建材. 2018(12)
[4]连通孔道结构复合材料基本性能的有限元模拟[J]. 周虹丽. 化工管理. 2018(35)
[5]低温对玻璃钢复合材料拉伸性能影响[J]. 芦丽丽,祁文军,王良英,陈海霞. 哈尔滨理工大学学报. 2018(04)
[6]用自制电热温控杯测定海波比热容及相变潜热的研究[J]. 俞永年. 湖州师范学院学报. 2018(06)
[7]油套管特殊螺纹接头密封性能的有限元分析[J]. 刘源,纪爱敏,李堑,支佩,樊鑫业,许才斌. 机械设计与制造工程. 2017(06)
[8]玻璃钢注水管柱螺纹接头受力分析研究[J]. 陈朋刚,史鹏涛. 新疆石油天然气. 2017(02)
[9]分数阶广义热弹性理论下中空柱热弹性分析[J]. 朱海陶,万永平. 应用力学学报. 2017(02)
[10]燃气流作用时间对玻璃钢层间剪切强度的影响[J]. 胡黎明,杨娇萍,党海燕,张志勇,袁以晟. 玻璃钢/复合材料. 2017(03)
博士论文
[1]高压天然气非金属玻璃钢管承载能力与应用研究[D]. 南发学.西南石油大学 2011
[2]纤维复合材料低温强冲击适用性研究[D]. 刘康.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]内凸式螺纹管管程流动与传热过程数值模拟研究与熵产特性分析[D]. 陈嘉璐.哈尔滨工业大学 2016
[2]自适应莲子剥壳去心一体机设计与研究[D]. 谭泽华.湘潭大学 2016
[3]树脂混凝土与钢之间界面剪切性能研究[D]. 周新伟.武汉理工大学 2015
[4]高强度螺栓的应力分析及结构疲劳强度优化[D]. 林晓龙.东北大学 2012
[5]大冶铁矿玻璃钢锚杆支护的应用研究[D]. 邹常富.武汉科技大学 2012
[6]油井管接口螺纹力学行为和磁化过程研究[D]. 姚荣荣.中国石油大学 2008
[7]金属环件热辗扩宏微观变形三维热力耦合有限元分析[D]. 欧新哲.西北工业大学 2007
本文编号：3390869
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
低温性能实验舱绝热系统结构
谙宋?滩惴较颍?ＡЦ种С胖?牟牧掀滩闶疽馔既缤?1.3 所示。（a）主视图 （b）俯视图图 1.3 层压玻璃钢支撑柱材料铺层示意图1.3 国内外研究动态1.3.1 玻璃钢的材料性能研究在低温条件下，玻璃钢的材料性能包括基本物理性能、力学性能以及热性能三个方面。其中，用于表征玻璃钢基本物理性能参数主要为密度，力学性能参数包括拉伸强度、压缩强度、弹性模量、泊松比、剪切强度及模量，热性能参数包括比热容、热膨胀系数、导热系数，通过测试试验获取玻璃钢的各项性能指标，可以为低温环境下玻璃钢有限元模拟提供参考依据。目前已有相关学者研究了玻璃钢的部分基本特性，并测试了其部分参数。孙卫娟[5]通过室温和井温条件下的拉伸试验得到了纤维缠绕角度为 45°的缠绕玻璃钢在室温和井温下的极限抗拉强度和轴向弹性模量。周祝林[6]通过三点外伸梁弯曲法测量了常温下层压玻璃钢的层间剪切模量。黄家康、张春堂[7]对单向纤维的模压玻璃钢、缠绕玻璃钢的低温 77K 和常温状态下的抗压强度和导热系数。陈晓燕[8]利用稳态法测试了玻璃钢在-180℃~-170℃之间的导热系数。上海交通大学的徐列[9]对无磁玻璃钢这类多层复合材料在-120℃~20℃之间的线膨胀系数进行了试验测量。张小苹[10]运用理论计算法对玻璃钢的密度进行了估算。美国国家标准局的 M.B.Kasen[11]和 Schramm.R.E[12]、牛津大学 Rutherford 实验室的纤维铺层方向支撑柱轴向纤维层面纤维铺层方向
竖直向下的拉力 Fi+2的作用；内螺纹上的第 i 个牙受到第 i-1 个牙的竖直向下压力 Fi-1的作用以及第 i+1 个牙竖直向上的压力 Fi+1的作用，第 i+1 个牙受到i个牙的竖直向下的压力Fi的作用以及第i+2个牙竖直向上的压力Fi+2的作用。含外螺纹的柱 1 在轴向力的作用下发生了拉伸变形，载荷通过啮合的螺纹牙传至内螺纹，内螺纹则发生了轴向的压缩变形。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高阶剪切理论的复合材料格栅夹层板弯曲特性[J]. 李华东,周振龙,陈国涛. 复合材料学报. 2019(12)
[2]螺纹制作工艺对高压玻璃钢油管连接性能的影响研究[J]. 李厚补,高珑,刘浪,刘宏峰,戚东涛. 玻璃钢/复合材料. 2018(12)
[3]玻璃钢材料拉伸力学性能试验研究[J]. 李燕,吴竞. 绿色环保建材. 2018(12)
[4]连通孔道结构复合材料基本性能的有限元模拟[J]. 周虹丽. 化工管理. 2018(35)
[5]低温对玻璃钢复合材料拉伸性能影响[J]. 芦丽丽,祁文军,王良英,陈海霞. 哈尔滨理工大学学报. 2018(04)
[6]用自制电热温控杯测定海波比热容及相变潜热的研究[J]. 俞永年. 湖州师范学院学报. 2018(06)
[7]油套管特殊螺纹接头密封性能的有限元分析[J]. 刘源,纪爱敏,李堑,支佩,樊鑫业,许才斌. 机械设计与制造工程. 2017(06)
[8]玻璃钢注水管柱螺纹接头受力分析研究[J]. 陈朋刚,史鹏涛. 新疆石油天然气. 2017(02)
[9]分数阶广义热弹性理论下中空柱热弹性分析[J]. 朱海陶,万永平. 应用力学学报. 2017(02)
[10]燃气流作用时间对玻璃钢层间剪切强度的影响[J]. 胡黎明,杨娇萍,党海燕,张志勇,袁以晟. 玻璃钢/复合材料. 2017(03)
博士论文
[1]高压天然气非金属玻璃钢管承载能力与应用研究[D]. 南发学.西南石油大学 2011
[2]纤维复合材料低温强冲击适用性研究[D]. 刘康.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]内凸式螺纹管管程流动与传热过程数值模拟研究与熵产特性分析[D]. 陈嘉璐.哈尔滨工业大学 2016
[2]自适应莲子剥壳去心一体机设计与研究[D]. 谭泽华.湘潭大学 2016
[3]树脂混凝土与钢之间界面剪切性能研究[D]. 周新伟.武汉理工大学 2015
[4]高强度螺栓的应力分析及结构疲劳强度优化[D]. 林晓龙.东北大学 2012
[5]大冶铁矿玻璃钢锚杆支护的应用研究[D]. 邹常富.武汉科技大学 2012
[6]油井管接口螺纹力学行为和磁化过程研究[D]. 姚荣荣.中国石油大学 2008
[7]金属环件热辗扩宏微观变形三维热力耦合有限元分析[D]. 欧新哲.西北工业大学 2007
本文编号：3390869
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