| 内外压作用下纤维缠绕厚壁柱形容器的强度 |
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| 引用本文： | 邢静忠,陈利.内外压作用下纤维缠绕厚壁柱形容器的强度[J].复合材料学报,2011,28(1):124-131. |
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| 作者姓名： | 邢静忠 陈利 |
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| 作者单位： | 1.天津工业大学 机械电子学院, 天津 300160; |
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| 基金项目： | 天津工业大学科研开发基金项目(029519); 教育部先进纺织复合材料重点实验室开放基金(2007ATC001) |
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| 摘 要： | 研究各向同性材料内胆外对称均衡缠绕纤维的厚壁圆柱形容器在内外压力作用下的应力和强度特性。采用正交各向异性本构关系和轴对称厚壁筒理论, 获得纤维层和内胆的应力, 以及纤维方向三向应力的解析公式。利用Hoffman和Tsai-Wu失效准则研究薄壁筒理论和三维应力对应的强度随壁厚和缠绕角的分布规律。计算比较了有、 无内胆的纤维缠绕容器的强度随缠绕角的变化情况。利用ANSYS软件的层合单元SOLID191建立的模型给出的纤维向应力和强度比与本文理论结果吻合很好。研究发现: 基于层合板理论的二维纤维向应力公式给出了不准确的纤维向应力, 不准确的横向应力造成容器纤维层的强度值偏低; 不同的纤维类型和缠绕角, 厚度-半径比对强度比的影响不同; 基于二维应力分析的薄壁筒理论给出的纤维层强度比小于三维分析的结果; 缠绕角对无内胆的缠绕容器强度比的影响比有内胆的更敏感。
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| 关 键 词： | 纤维缠绕 厚壁容器 有限元分析 失效准则 纤维向应力 强度比 |
| 收稿时间： | 2009-12-28 |
| 修稿时间： | 2010-04-13 |
Strength of filament wound thick-walled cylindrical vessel under internal and external pressure |
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| XING Jingzhong,CHEN Li.Strength of filament wound thick-walled cylindrical vessel under internal and external pressure[J].Acta Materiae Compositae Sinica,2011,28(1):124-131. |
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| Authors: | XING Jingzhong CHEN Li |
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| Affiliation: | 1.School of Mechanical and Electronic Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300160, China;2.Institute of Composite Materials, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300160, China;3.Ministry of Education Key Laboratory of Advanced Textile Composite Materials, Tianjin 300160, China |
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| Abstract: | The strength of a thick-walled vessel with alternate-ply filament winding(FW) outside an isotropic liner under internal and external pressure was investigated by three-dimensional(3D) orthotropic stress-strain relation and axisymmetric thick-walled cylinder theory.The stresses of the liner and the fiber layer,as well as longitudinal stress along the fiber direction,transverse stresses perpendicular to the fiber direction and shear stress were obtained analytically.Using Hoffman failure criteria and Tsai-Wu ... |
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| Keywords: | filament winding thick-walled vessel FEA failure criteria fiber stress strength ratio |
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