变缠绕角纤维螺旋缠绕结构的承载能力分析及最优化设计
| 学位论文的主要创新点 | 第3-4页 |
| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 第一章 绪论 | 第9-19页 |
| 1.1 概述 | 第9-12页 |
| 1.1.1 复合材料的定义 | 第9页 |
| 1.1.2 复合材料的特点及应用 | 第9-10页 |
| 1.1.3 纤维缠绕增强压力容器 | 第10-12页 |
| 1.2 纤维缠绕技术的发展和应用 | 第12-16页 |
| 1.2.1 纤维缠绕应力分析 | 第13-14页 |
| 1.2.2 缠绕张力控制方法的研究 | 第14-16页 |
| 1.3 纤维缠绕压力容器强度的研究 | 第16-17页 |
| 1.4 纤维缠绕压力容器的优化设计 | 第17页 |
| 1.5 本文研究的目的和主要内容 | 第17-19页 |
| 1.5.1 研究目的 | 第17-18页 |
| 1.5.2 主要研究内容 | 第18-19页 |
| 第二章 复杂应力状态下的三维纤维向应力公式 | 第19-41页 |
| 2.1 应力状态的描述 | 第20页 |
| 2.2 应力平衡微分方程的推导 | 第20-22页 |
| 2.2.1 直角坐标系下的应力平衡方程 | 第21-22页 |
| 2.2.2 柱坐标系下的应力平衡方程 | 第22页 |
| 2.3 不同柱坐标系下的应力坐标变换 | 第22-24页 |
| 2.4 应变状态的描述 | 第24-25页 |
| 2.5 位移与坐标的关系 | 第25-27页 |
| 2.5.1 求解沿x轴方向的正应变 | 第25-26页 |
| 2.5.2 求解xoy平面内的角应变 | 第26-27页 |
| 2.6 应变的坐标变换 | 第27-29页 |
| 2.6.1 坐标变换与位移变换 | 第27页 |
| 2.6.2 求解xoy平面内的正应变和切应变 | 第27-28页 |
| 2.6.3 求解yoz平面内的角应变 | 第28-29页 |
| 2.7 应力-应变关系 | 第29-32页 |
| 2.7.1 正轴应力-应变关系 | 第29-30页 |
| 2.7.2 偏轴的应力应变关系 | 第30-31页 |
| 2.7.3 均衡对称铺设纤维单元的应力分布 | 第31-32页 |
| 2.8 三维纤维向应力公式推导 | 第32-35页 |
| 2.8.1 偏轴柔度系数的求解 | 第32-33页 |
| 2.8.2 求解纤维层应变 | 第33页 |
| 2.8.3 求解纤维向应力公式 | 第33-35页 |
| 2.9 三维纤维向应力的退化及应用 | 第35-38页 |
| 2.9.1 纤维缠绕厚壁筒的变形和应力 | 第35-36页 |
| 2.9.2 适用于厚壁筒的三维纤维向应力公式 | 第36-37页 |
| 2.9.3 失效准则和纤维层强度比 | 第37-38页 |
| 2.10 数值算例 | 第38-39页 |
| 2.11 本章小结 | 第39-41页 |
| 第三章 变缠绕角螺旋缠绕厚壁筒的结构分析 | 第41-59页 |
| 3.1 模型概况 | 第42页 |
| 3.2 变量定义 | 第42-43页 |
| 3.3 平衡方程和应力分量 | 第43-44页 |
| 3.4 边界条件 | 第44-47页 |
| 3.5 纤维向应力公式 | 第47-49页 |
| 3.5.1 适用于厚壁筒的三维纤维向应力公式 | 第47-49页 |
| 3.5.2 二维纤维向应力公式 | 第49页 |
| 3.6 数值算例 | 第49-55页 |
| 3.6.1 单一缠绕角碳纤维缠绕厚壁筒 | 第50-51页 |
| 3.6.2 有内胆的单一缠绕角纤维缠绕厚壁筒 | 第51-52页 |
| 3.6.3 变缠绕层纤维缠绕复合材料管道 | 第52-53页 |
| 3.6.4 纤维缠绕夹层管 | 第53-54页 |
| 3.6.5 变缠绕角纤维缠绕厚壁筒 | 第54-55页 |
| 3.7 有限元验证 | 第55-58页 |
| 3.7.1 有内胆的单一缠绕角纤维缠绕厚壁筒 | 第55-56页 |
| 3.7.2 变缠绕角纤维缠绕厚壁筒 | 第56-57页 |
| 3.7.3 轴向荷载作用下的变缠绕角纤维缠绕管道 | 第57-58页 |
| 3.8 本章小结 | 第58-59页 |
| 第四章 螺旋缠绕结构的缠绕角优化 | 第59-89页 |
| 4.1 复合材料破坏准则和强度理论 | 第60-63页 |
| 4.1.1 厚壁筒结构破坏准则 | 第60页 |
| 4.1.2 强度理论 | 第60-62页 |
| 4.1.3 强度比 | 第62-63页 |
| 4.2 优化模型 | 第63页 |
| 4.3 理论基础 | 第63-64页 |
| 4.4 失效准则 | 第64页 |
| 4.5 优化方法 | 第64-66页 |
| 4.5.1 复合形法 | 第64-66页 |
| 4.5.2 梯度法 | 第66页 |
| 4.6 缠绕角分布规律 | 第66-77页 |
| 4.7 优化结果分析 | 第77-86页 |
| 4.7.1 单一工况下的厚壁筒结论分析 | 第77-84页 |
| 4.7.2 多工况下的厚壁管道结论分析 | 第84-86页 |
| 4.8 优化结果对比 | 第86-87页 |
| 4.9 本章小结 | 第87-89页 |
| 第五章 结论与展望 | 第89-93页 |
| 5.1 本文结论 | 第89-91页 |
| 5.2 展望 | 第91-93页 |
| 参考文献 | 第93-99页 |
| 发表论文及参加科研情况说明 | 第99-101页 |
| 致谢 | 第101页 |
