国产芳纶Ⅲ缠绕环形压力容器研制

在复合材料环形容器纤维缠绕原理的基础上开展了环形容器内衬成型、国产芳纶Ⅲ预浸胶带缠绕与干纱缠绕再浸胶结构层成型技术研究,探索出纤维缠绕环形容器可行的成型工艺方法。研制结果表明,在砂芯模上粘贴丁腈橡胶生片,经高温硫化和表面打磨后能保证在缠绕过程中外型面良好;按预浸胶带缠绕工艺方法成型的芳纶Ⅲ环形压力容器爆破压强为31.7 MPa,特性系数达到20.44 km。     

纤维缠绕环形压力容器复合材料结构设计

本文在环形容器复合材料缠绕原理的基础上,从环形容器工作下的受力状态分析入手,推导出环形容器的受力方程;根据环形容器双螺旋缠绕测地线方程,结合相关工艺参数,进行复合材料结构铺层设计,确定出优化缠绕线型的切点数。根据该理论,通过编写VB程序,实现纤维缠绕环形容器复合材料纤维层的计算机参数化设计。     

不等极孔椭球容器结构及成型工艺研究

本文针对不等极孔椭球容器的结构特点,分析了内压载荷下的封头段结构应力状态,阐述了基于平面纤维缠绕成型椭球容器的工艺特点,给出纤维落纱稳定性、缠绕界面摩擦、封头补强因素对容器强度的影响,得出容器薄弱位置及采用适合的补强方式;通过一种橡胶衬碳纤维缠绕衬椭球容器工艺实现及液压试验表明,椭球容器缠绕成型稳定性较差,结构效率较一般的球形容器低。     

环形气瓶缠绕的纤维轨迹分析

通过讨论环形曲面上的测地线，对环形气瓶纤维缠绕规律和线型进行了分析，对于缠绕成型工艺的开发、推广与应用有着现实的意义。     

高效率生产压力容器

环形缠绕端头的推出极大地改进了湿法缠绕技术,此缠绕端头带有辐射状可移动臂以及整体模块化虹吸式浸渍设备。这种可持续的概念使高效率低成本地大量生产纤维增强高压容器成为可能。     

不等开口压力容器非测地线缠绕的CAD/CAM技术

本文针对两端封头开口比大的复合材料容器在缠绕工艺中遇到的纤维滑线问题,对圆筒段路径采用非测地线,封头为近测地线的轨迹,详细讨论了不同结构形式容器缠绕角的求解方法,从而实现非测地线路径设计.并给出非测地线稳定缠绕的判别公式,对缠绕可行性进行了分析判断.最后在此基础上开发了缠绕程序,实现了缠绕工艺的自动化铺层设计和缠绕成型,对不等开口容器的缠绕设计和工艺具有指导性作用.     

大型复合材料容器旋转固化测温装置性能实验研究

缠绕成型是连续纤维增强热固性树脂复合材料容器最常用的一种成型方法,而温度则是热固性树脂基复合材料缠绕固化成型的重要影响因素之一。在大型复合材料容器旋转固化成型过程中密闭固化炉或烘箱内的温度很高,无法利用现有的温度测量装备对其实施在线测量,进而为固化制度优化提供理论依据。该文提出一种应用于复合材料容器旋转固化状态下的无线测温装置,首先介绍其组成结构和工作原理,然后对其工作性能进行试验验证和调试,从而为优化热固性树脂基复合材料的固化工艺制度以及提高能源利用率提供一种理论工具。     

现场缠绕大直径玻璃钢容器

本文介绍了国内目前使用的现场缠绕大直径玻璃钢容器的三种方法，重点分析了其设备的构成及成型工艺特点。     

塑料成型加工新技术

内容简介：该书共分8章，系统介绍了30多种注塑成型技术、20多种塑料挤出成型和加工技术、35种容器类制品成型方法（中空吹塑类、滚塑类、热成型类、缠绕类）、13种固相成型方法,16种压力成型和传递成型方法、13种拉挤成型和快速成型方法。     

采用真空成型法评价缠绕用玻璃纤维的性能

介绍了采用玻纤单向织物模拟玻璃纤维内压容器缠绕工艺进行铺层的真空辅助成型试验;进行了该试验所制得的玻璃钢层压板不同方向的力学性能测试,获得了与玻璃钢管道力学性能测试相对应的测试数据。结果表明,该创新性测试方法可以真实表征连续玻璃纤维在热固性复合材料应用中的力学性能,并可以应用在缠绕用玻璃纤维的开发、质量控制,以及采用单螺旋缠绕的玻璃钢压力容器的设计当中。     

Minimum weight design of helically and hoop wound toroidal hydrogen storage tanks with variable slippage coefficients

This article determines the optimal winding parameters for helically and hoop overwound toroidal hydrogen storage tanks, based on the application of variable slippage coefficients. First, an optimality condition between helical winding angle and hoop‐to‐helical thickness ratio is derived from the minimum strain energy density criterion. The winding angle distributions are then obtained with the aid of the optimality condition, taking into account the shell thickness variation along the meridional direction. The general criteria for fiber trajectory stability on a torus are presented, and the relationship for the slippage coefficient and the helical winding angle is formulated according to the windability and manufacturability. The helical winding angle and thickness at the equator are considered as design variables, whereas the minimum weight acts as the objective function. A design example with a toroidal hydrogen storage tank is outlined to demonstrate the favorable performance of the present method. The results show that the present method using variable slippage coefficients leads to a better distribution of the fiber stress in the toroidal shell and an efficient utilization of the laminate strength. The obtained winding parameters can thus be regarded as optimal for filament‐wound toroidal hydrogen storage tanks. POLYM. COMPOS., 2012. © 2012 Society of Plastics Engineers     

基于PLC的缠绕机低成本控制系统设计与应用

本文利用可编程控制器的多轴插补、高速定位功能,将继电-接触器控制的普通缠绕机,改造成为PLC控制的数控缠绕机,采用玻璃纤维预浸胶带分别进行纵、环向缠绕成型,并对纵向外移量、环向缠绕长度、排纱精度、缠绕张力及表面温度等参数进行测量与分析,并对利用该缠绕机缠绕成型的6台150容器进行水压爆破实验,得到水压爆破压强均略高于设计值,且离散较小,表明:利用PLC控制的缠绕机能够满足工艺要求,可以进行纤维缠绕制品的稳定生产。改造后的PLC控制数控缠绕机具有缠绕精度高、产品性能稳定、成本低、操作界面友好、设备运行稳定及可维护性好等优点,本文方法适合于机械式缠绕机的技术升级。     

不等极孔压力容器缠绕线型的理论分析与计算

对在压力容器缠绕成型中,同一个纵向缠绕层中两端封头采用不同的缠绕角缠绕进行缠绕线形的理论分析与计算。     

玻璃纤维缠绕容器的水压应变测试及分析

简要介绍了直径0．50m的球形及柱形玻璃纤维缠绕压力容器的结构设计；试验研究了在1、2、3、4、5、6和OMPa水压试验条件下，2个球形及2个柱形容器外表面有代表性的7个和9个测点的压力应变；结果表明带金属内衬的纤维缠绕压力容器制造工艺稳定，在6MPa水压时承力纤维的最大应变还不到其极限应变的1／20，说明这类容器的承压潜力巨大。     

三轴玻璃钢容器缠绕机控制系统设计

目前的玻璃钢容器缠绕机控制系统结构复杂、缠绕形状单一,限制了玻璃钢容器的发展。本文研制了基于工控机和嵌入式运动控制器的三轴缠绕机控制系统,采用电子凸轮的位置跟踪方式实现小车和伸臂跟踪主轴的同步运动控制,分析了组合回转体的缠绕线型,通过建立数学模型,得出缠绕机的运动规律和丝嘴的运动轨迹。实践应用表明,三轴缠绕机控制系统实现了对称容器、非对称容器、管道、承口管道、组合回转体等复杂形状的容器缠绕。     

基于非测地线理论五坐标缠绕的实验研究

本文分析了4坐标缠绕对纤维缠绕构件机械性能和质量的影响,提出摆角坐标B轴的意义,并针对椭球压力容器这种典型的回转体芯模,研究了具体的各坐标机器路径。为了解决4坐标纤维缠绕过程中纤维在封头处的扭曲、堆积现象,进行了5坐标纤维缠绕实验研究。通过4坐标和5坐标的一个标准缠绕线型,分析和对比纱线的变化情况。实验表明,5坐标缠绕较好地解决了封头处纤维堆积问题。     

纤维缠绕复合材料压力容器CAD/CAE/CAM一体化研究

本文用APDL参数设计语言编制的程序可同时进行压力容器缠绕过程的动态仿真模拟及应力分析,可将实际缠绕参数直接用于应力分析,分析后得到的仿真数据可直接用于数控缠绕机进行生产,实现了纤维缠绕复合材料压力容器CAD/CAE/CAM一体化.本文用微分几何理论推导出纤维缠绕复合材料压力容器的非测地线缠绕轨迹、包角方程及绕丝头运动方程.在应力分析过程中考虑了几何非线性和物理非线性.采用叠层的增量本构关系,以分段线性表示单层非线性应力-应变曲线,对损伤后引起的刚度降低进行了实验研究,实验特别研究了面内剪切破坏和层间剪切破坏对纵向弯曲刚度的影响.结果表明纤维缠绕复合材料压力容器损伤后,弯曲刚度的降低是影响轴向变形的重要因素.     

复合材料球形气瓶非测地线缠绕线型设计和强度分析

碳纤维复合材料球形气瓶因其较高的比强度、比刚度和抗疲劳性,被广泛应用于航空航天及民用工业领域。基于微分几何理论,推导出满足球形气瓶缠绕基本原理的落纱点轨迹方程,给出缠绕线型轨迹和缠绕角应该满足的稳定缠绕条件,并对缠绕轨迹进行仿真。考虑球壳的变曲率特点,针对球形气瓶缠绕层进行变厚度、变角度的精细化有限元建模,对工作压力下的气瓶内衬和缠绕层各向应力分布进行数值模拟和分析,并预测了气瓶的爆破压强。结果表明,优化设计得到的缠绕线型参数既能满足缠绕工艺的基本要求,又有效提高了球形气瓶的结构力学性能。研究成果对复合材料球形压力容器的设计制造具有重要的意义。