纤维缠绕环管的结构设计及强度分析

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纤维缠绕复合材料环形容器以其重量轻、强度高等性能指标优于金属材料容器,在航天、航空中有其重要而独特的应用价值。 本文主要针对纤维缠绕复合材料环管结构进行了研究。首先,利用微分几何知识和薄壳的无矩理论推导出纤维缠绕环管的轴向内力和环向内力;其次,利用网络理论分析了碳纤维增强材料在螺旋缠绕加环向缠绕时的最佳层厚和最优缠绕角,以及纤维缠绕时不架空的最小缠绕角,给出环管结构的优化设计方案;最后,进行了有限元数值计算,得出了环管各层应力分布情况,并判断其满足强度条件;在相同载荷作用下,分析比较了不同的纤维排布方式对强度的影响。 本文的分析方法和结论可为纤维缠绕复合材料环形容器的结构设计提供理论依据。
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