具有金属内衬的纤维缠绕压力容器优化设计及分析.pdf

论文作者签名:,辆ナ独创性声明学位论文使用授权论文作者签名迨欤为一年多月纠日∞肛年乡月剀日本人所呈交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,或发表该论文涉及的研究内容时,会注明西安理工大学。西安理工大学拥有学位论文的如下使用权,包括:学校可以保存学位论文;可以采用影印、缩印或其他复制手段保存技术保密的学位论文,按照《西安理工大学学位论文技术保密申请表》内容进行保密《西安理工大学学位论文技术保密申请表》导师签除特别加以标注的地方外,论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文的研究工作和成果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。本论文及其相关资料若有不实之处,由本人承担一切相关责任。本人作为学位论文作者了解并愿意遵守学校有关保留、使用学位论文的规定,即:在导师的指导下创作完成的学位论文的知识产权归西安理工大学所有,本人今后在使用论文;可以查阅或借阅。本人授权西安理工大学对学位论文全部内容编入公开的数据库进行检索。本学位论文全部或部分内容的公布ǹ授权西安理工大学研究生学院办理。经过学校保密办公室确定密级的涉密学位论文,按照相关保密规定执行;需要进行保密的学位论文在解密后,适用本授权。■
摘论文题目:具有金属内衬的纤维缠绕压力容器优化设计及分析学科名称:工程力学研究生:李桢指导教师:何钦象教授要签名:本文主要介绍了具有金属内衬的复合材料压力容器,通过对复合材料压力容器的相关绕特性的介绍和分析。并且针对某一特定算例的压力容器进行软件模拟计算,求得相应条件下的受力状况并进行分析比较,给出合理的参数设计。最后基于遗传算法对外层纤维的缠绕顺序进行优化,得到一组纤维性能最优的较为理想的纤维缠绕顺序。厚度的变化规律。当给定的压强,筒身半径~定时,其环向缠绕纤维层的厚度和螺旋向纤始缠绕角没有关系;随着压强的增大,其所要求的厚度和有所增加。并且在缠绕到一定角参数的压力容器进行建模、划分网格、施加约束和边界条件及分析计算,得出几组不同缠绕角度下的压力容器的受力分析结果,通过比较分析几种结果,可以看出:①八层土。、两层。的缠绕形式对内衬有更好的保护作用;②其他不同缠绕角度的缠绕形式中,各层中螺旋缠绕层的轴向应力基本接近,环向应力亦基本接近;③随着螺旋缠绕角的增大,即复合材料有别于传统材料,是由两种以及两种以上的材料复合而成。取各个材料之长,从而达到最优的结构性能和强度等⋯。增强材料采用金属和纤维缠绕复合材料,这样不仅能使成本降低,而且其强度也超过一般的复合材料。航空中的基本结构件,工业用机械设备、海洋用的高级结构材料、车辆设计中的驱动轴和弹簧等基础设旌使得混合纤维增强复合材料的试用机会日益增多“>哂薪鹗裟诔牡母春喜牧涎沽θ萜饕云湎灾奶氐阍嚼丛广泛的在各个领域发挥着作用。知识的了解,在了解理论知识的基础上进行研究。其中包括对其力学性能以及外层纤维缠本文首先运用软件计算了在给定内压条件下具有金属内衬的复合材料压力容器的外部复合层的厚度,分别比较了在不同内压、容器半径条件下种不同缠绕角时维缠绕的厚度随缠绕角不同发生改变,但二者的厚度之和是一定值。纤维缠绕总厚度与初度的时候,将出现~个纯的螺旋缠绕厚度;在给定的压强和应力条件下,随着筒身半径的增加所需缠绕的纤维厚度也需要增加。其次,运用砑约钢植煌平嵌鹊难沽θ萜鹘惺芰Ψ治觯ü愿螺旋缠绕角从。变化的过程中,环向应力和轴向应力差别逐渐减小,受力分配逐渐均匀;④在螺旋缠绕层缠绕角不变的情况下,环形缠绕层位于中间时金属内衬与纤维接摘要
西安理工大学硕士学位论文触面的径向应力大于其位于两端的情况,环向缠绕层位于内侧时径向应力较小。第三,为了获得外层纤维缠绕顺序的最佳结果,本文以筒身变形最小值为目标函数,采用遗传算法进行优化设计,运用软件对优化程序进行编码计算分析,计算结果表明:在不设定特定缠绕角度时,【。/士。/:】缠绕方式即为外层纤维缠绕顺序的最优解。从计算过程中可以看出在目标函数一定的前提下,改变运算中的个别参量对最优解的获得影响不大,设置太小的迭代次数会影响全局最优解的获得。关键词:复合材料;纤维缠绕;压力容器;有限元;遗传算法
::。甒甌篅瓳甊琣,‘.琣,琲.,猯.,,’.瑆.
.③瓳甒/。。/!縤篊;—籔西安理工大学硕士学位论文;瑃.,’瑆疭甀瑆籉
目录髀邸研究背景和意义⋯⋯.⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯.⋯..复合材料压力容器国内外研究现状⋯⋯.⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯复合材料压力容器的应用弄趋势⋯⋯.⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯..⋯⋯⋯,.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,⋯⋯⋯⋯,.⋯