纤维缠绕压力容器设计原理与方法

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 纤维缠绕压力容器的研究进展 1
1.2 纤维缠绕压力容器的结构与材料 3
1.2.1 纤维缠绕压力容器的结构 3
1.2.2 纤维缠绕压力容器的材料 4
1.3 纤维缠绕成型工艺与装备 6
1.3.1 缠绕成型工艺简述 6
1.3.2 缠绕成型装备简述 9
第2章 纤维缠绕线型设计基础 12
2.1 复合材料压力容器的缠绕线型 12
2.1.1 测地线 13
2.1.2 非测地线 14
2.2 缠绕轨迹的稳定性 17
2.2.1 纤维受力特点 17
2.2.2 不架空条件 17
2.2.3 不滑线条件 18
2.3 线型设计与仿真软件 19
2.3.1 国内设计仿真软件 19
2.3.2 国外设计仿真软件 20
第3章 纤维缠绕工艺参数设计基础 24
3.1 缠绕张力 24
3.2 固化工艺及控制 27
3.3 大张力缠绕工艺 29
3.4 干法缠绕工艺参数设计与控制 32
3.4.1 预浸带黏性表征 32
3.4.2 干法缠绕工艺窗口调控 35
第4章 复合材料层合板弹性力学基础 38
4.1 单层板弹性力学基础 38
4.1.1 复合材料弹性力学 38
4.1.2 正轴刚度 42
4.1.3 偏轴刚度 46
4.2 层合板弹性力学基础 57
4.2.1 经典层合板理论 58
4.2.2 对称层合板面内刚度 58
4.2.3 一般层合板刚度 69
4.3 层合板应力分析 80
第5章 复合材料强度理论 83
5.1 复合材料结构强度特点 83
5.1.1 层间强度 83
5.1.2 界面性能 83
5.2 经典失效准则 84
5.2.1 *大应力准则 84
5.2.2 *大应变准则 84
5.2.3 Tsai-Hill准则 85
5.2.4 Hoffman准则 85
5.2.5 Tsai-Wu张量准则 85
5.2.6 Hashin准则 86
5.2.7 Yamada-Sun准则 86
5.2.8 Puck准则 87
5.3 层间失效准则 88
5.3.1 *大应力准则 88
5.3.2 层间应力相互作用准则 88
5.3.3 Tong-Norris准则 88
5.3.4 二次分层失效准则 88
5.3.5 Ye分层准则 89
5.3.6 Camanho-Matthews层间失效准则 89
5.3.7 Tong层间失效准则 89
5.4 复合材料退化准则 89
5.4.1 Camanho-Matthews材料性能退化准则 90
5.4.2 Olmedo-Santiuste材料性能退化准则 90
第6章 纤维缠绕压力容器的结构设计 91
6.1 基本力学性能测试 91
6.1.1 基于NOL环的基本力学性能测试 91
6.1.2 基于单向板的基本力学性能测试 95
6.2 芯模与内衬设计 97
6.2.1 芯模设计基础 97
6.2.2 金属内衬设计 101
6.2.3 非金属内衬设计 103
6.3 封头厚度预测 104
6.4 复合材料层设计 107
6.4.1 基于经典层合板理论的设计 108
6.4.2 筒身段网格理论 110
6.4.3 封头段网格理论 112
6.4.4 材料-线型-结构一体化设计 114
第7章 纤维缠绕压力容器的强度分析 115
7.1 内衬/芯模强度校核 115
7.1.1 内衬屈曲分析 116
7.1.2 内衬/芯模强度分析 123
7.2 复合材料缠绕层的强度校核 125
7.2.1 首层失效法 125
7.2.2 末层失效法 126
7.2.3 逐层失效法 126
7.3 封头补强技术 127
7.3.1 补强方式 128
7.3.2 封头精细化补强设计与仿真 129
第8章 典型纤维缠绕压力容器的设计与分析 133
8.1 车载高压储氢气瓶 133
8.1.1 金属内衬储氢气瓶 133
8.1.2 非金属内衬储氢气瓶 141
8.2 固体火箭发动机壳体 144
8.2.1 一般壳体 145
8.2.2 壳体尾喷一体化 148
8.3 锥形天线罩 152
8.3.1 表层光滑性设计 155
8.3.2 厚度均匀性设计 155
8.4 环形压力容器 158
8.4.1 环形压力容器缠绕的数学模型 158
8.4.2 缠绕成型控制 161
8.5 球形压力容器 163
8.5.1 球形压力容器缠绕规律 164
8.5.2 球形缠绕切点数对线型的影响 165
8.5.3 球形气瓶应力预测分析 166
8.5.4 球形气瓶缠绕实验 167
8.6 高速飞轮转子护套 167
8.6.1 飞轮转子的工作原理及构造 168
8.6.2 飞轮转子护套应变分析 169
8.6.3 转轴与轮毂应变分析 169
8.6.4 复合材料缠绕层应力分析 170
8.6.5 飞轮有限元分析 171
8.6.6 飞轮缠绕实验 172
第9章 复合材料压力容器监测及测试方法 173
9.1 复合材料压力容器质量检测 173
9.1.1 外观检测 173
9.1.2 实时在线监测技术 175
9.1.3 无损检测技术 176
9.2 复合材料压力容器水压实验 180
9.2.1 内压实验 180
9.2.2 疲劳实验 182
9.2.3 爆破实验 183
9.2.4 压力实验监测手段 184
参考文献 189