大张力缠绕复合材料身管的力学分析与结构优化
| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 主要符号对照表 | 第12-13页 |
| 第1章 绪论 | 第13-21页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第13-14页 |
| 1.2 相关国内外研究概述 | 第14-19页 |
| 1.2.1 复合材料身管研究 | 第14-16页 |
| 1.2.2 纤维缠绕技术研究 | 第16-18页 |
| 1.2.3 存在的主要问题 | 第18-19页 |
| 1.3 本文主要的研究内容 | 第19-21页 |
| 第2章 纤维缠绕基本原理及其力学模型 | 第21-41页 |
| 2.1 纤维缠绕基本原理 | 第21-23页 |
| 2.1.1 纤维缠绕成型工艺 | 第21页 |
| 2.1.2 纤维缠绕规律 | 第21-23页 |
| 2.2 复合材料力学分析基础 | 第23-31页 |
| 2.2.1 复合材料层合板假设 | 第24页 |
| 2.2.2 复合材料层合板理论 | 第24-29页 |
| 2.2.3 复合材料强度准则 | 第29-31页 |
| 2.3 有限元分析方法 | 第31-41页 |
| 2.3.1 有限元分析使用单元简介 | 第32-34页 |
| 2.3.2 纤维预应力的施加方法 | 第34-35页 |
| 2.3.3 单元生死的模拟策略 | 第35-37页 |
| 2.3.4 接触单元的应用 | 第37-41页 |
| 2.3.4.1 接触分类 | 第38-39页 |
| 2.3.4.2 接触单元选择 | 第39-41页 |
| 第3章 材料基本力学性能参数测试 | 第41-50页 |
| 3.1 纤维材料种类 | 第41-42页 |
| 3.2 树脂材料种类 | 第42-43页 |
| 3.3 选定复合体系的基本力学性能测试 | 第43-49页 |
| 3.3.1 不同缠绕张力单向板的制作 | 第43-44页 |
| 3.3.2 力学性能测试标准试样的制备 | 第44-45页 |
| 3.3.3 力学性能测试标准试样的测试 | 第45-49页 |
| 3.4 本章小结 | 第49-50页 |
| 第4章 大张力缠绕理论解析研究 | 第50-88页 |
| 4.1 大张力缠绕纤维复合材料力学分析 | 第50-61页 |
| 4.1.1 大张力缠绕应力场分析假设 | 第50-51页 |
| 4.1.2 芯模应力分析与边界径向刚度 | 第51-56页 |
| 4.1.3 缠绕层应力场的计算 | 第56-58页 |
| 4.1.4 外层缠绕对内层的影响 | 第58-60页 |
| 4.1.5 缠绕层剩余张力分析 | 第60-61页 |
| 4.2 缠绕层剩余应力数值分析 | 第61-76页 |
| 4.2.1 恒定缠绕张力模型 | 第62-64页 |
| 4.2.2 恒定缠绕力矩模型 | 第64-66页 |
| 4.2.3 锥度张力模型 | 第66-71页 |
| 4.2.3.1 线性锥度张力模型 | 第67-69页 |
| 4.2.3.2 双曲锥度张力模型 | 第69-71页 |
| 4.2.4 等剩余应力模型 | 第71-76页 |
| 4.2.4.1 等剩余应力的迭代搜索 | 第71-74页 |
| 4.2.4.2 等剩余应力模型的嵌套迭代搜索 | 第74-76页 |
| 4.3 身管缠绕张力制度的确定 | 第76-77页 |
| 4.4 有限元算例对比验证 | 第77-87页 |
| 4.4.1 验证模型的建立 | 第77-83页 |
| 4.4.1.1 几何模型的建立 | 第77-78页 |
| 4.4.1.2 有限元的划分 | 第78-79页 |
| 4.4.1.3 接触单元的建立 | 第79-81页 |
| 4.4.1.4 边界条件的确定 | 第81-83页 |
| 4.4.2 验证模型有限元计算结果及分析 | 第83-86页 |
| 4.4.3 有限元计算结果与解析计算结果的对比 | 第86-87页 |
| 4.5 本章小结 | 第87-88页 |
| 第5章 身管样件有限元仿真 | 第88-121页 |
| 5.1 身管模型力学分析与研究目的 | 第88-91页 |
| 5.2 分层固化工艺对有限元仿真的影响 | 第91-94页 |
| 5.2.1 分层固化工艺 | 第91-93页 |
| 5.2.2 分层固化工艺对接触成型压力的影响 | 第93页 |
| 5.2.3 分层固化工艺的有限元仿真方法 | 第93-94页 |
| 5.3 身管样件的有限元分析基础 | 第94-104页 |
| 5.3.1 身管样件简介 | 第94-96页 |
| 5.3.2 身管样件有限元模型建立 | 第96-104页 |
| 5.3.2.1 几何模型的建立 | 第96-98页 |
| 5.3.2.2 身管有限元的划分 | 第98-102页 |
| 5.3.2.3 接触单元的建立 | 第102-103页 |
| 5.3.2.4 边界条件的确定 | 第103-104页 |
| 5.4 身管样件的有限元仿真 | 第104-120页 |
| 5.4.1 缠绕层应力分布与支撑体压缩应变 | 第104-112页 |
| 5.4.2 分层固化阶段的仿真分析 | 第112-114页 |
| 5.4.3 大张力缠绕结构优化设计 | 第114-119页 |
| 5.4.4 身管成型样件强度校核 | 第119-120页 |
| 5.5 本章小结 | 第120-121页 |
| 第6章 大张力缠绕身管样件的制备 | 第121-128页 |
| 6.1 大张力缠绕实验装置 | 第121页 |
| 6.2 大张力缠绕实验工艺特点 | 第121-122页 |
| 6.3 大张力缠绕实验过程 | 第122-127页 |
| 6.4 本章小结 | 第127-128页 |
| 第7章 大张力缠绕身管样件的测试 | 第128-144页 |
| 7.1 测试项目 | 第128-129页 |
| 7.2 测试仪器 | 第129-132页 |
| 7.2.1 电阻应变片 | 第129-130页 |
| 7.2.2 无线静态应变采集器 | 第130-131页 |
| 7.2.3 温度补偿片 | 第131-132页 |
| 7.3 身管大张力缠绕工艺测试 | 第132-139页 |
| 7.3.1 身管大张力缠绕工艺测试关键点 | 第132页 |
| 7.3.2 身管大张力缠绕工艺测试方法 | 第132-134页 |
| 7.3.3 大张力缠绕工艺测试数据分析 | 第134-139页 |
| 7.4 身管样件性能测试 | 第139-143页 |
| 7.4.1 身管样件斥力实验原理 | 第139-140页 |
| 7.4.2 身管样件斥力实验 | 第140-141页 |
| 7.4.3 身管样件斥力实验测试数据分析 | 第141-143页 |
| 7.5 误差分析 | 第143-144页 |
| 第8章 总结与展望 | 第144-146页 |
| 8.1 总结 | 第144-145页 |
| 8.2 展望 | 第145-146页 |
| 致谢 | 第146-147页 |
| 参考文献 | 第147-152页 |
| 攻读硕士学位期间的学术成果 | 第152页 |
