文档介绍：西安理工大学
硕士学位论文
纤维缠绕环形容器结构设计与损伤检测
姓名:祖磊
申请学位级别:硕士
专业:工程力学
指导教师:何钦象
20070101
签名珏钞熟题目:纤维缠绕环形容器结构设计与损伤检测签名盔摘要学科:工程力学导师姓名:职称:何钦象教授作者姓名:祖磊答辩日期:年摘要近年来,纤维缠绕环形压力容器在衅髦蟹⒒幼湃找嬷匾5淖饔谩F湫巫刺厥猓梢猿浞掷和节省空间,且在减轻发动机系统质量,消除质心漂移方面具有较大优势。本文针对纤维缠绕环形容器的设计和制造,提山同时满足力学结构特性和缠绕工艺性的线型参数设计方法以符台实际工程需要,并采用改进的高精度模态应交能法进行结构损伤检测。第一章简要地介绍了纤维缠绕概况,阐述了研究开发环形压力容器缠绕疌系统的背景及重要意义,以及对复合材料结构层进行损伤检测的现实意义。第二章推导了测地线缠绕环形容器的线型方程,利用微分几何分析了圆环面上测地线不架空判据,指出了测地线缠绕环形容器的局限性。第三章提出了均衡型缠绕环形容器的设计概念。考虑截面厚度变化和初始缠绕条件,给出了环形容器的均衡缠绕参数及线型的确定方法。导出了纤维在圆环面上稳定缠绕的充要条件,给出了同时满足均衡型和稳定缠绕双重条件的线型滑移系数、相对弯曲半径以及两向纤维层厚度比之间的关系。本文还以螺旋向铺层的初始缠绕角和厚度为变量,以稳定缠绕条件和壳体强度要求为约束,缠绕层晟小质量为优化标,利用序列二次规划算法求得了不同爆破压强下的各项最优均衡缠绕参数。第四章针对环形容器缠绕,提出了一种比目前普遍采用的测地线具有更大自由度的新路径一非测地线。推导了非测地线缠绕环形容器的线型方程,给出了同时满足结构优化和稳定缠绕的线型设计的概念及方法。分析了芯模和吐丝嘴的缠绕速比,结合均匀布满条件对优化线型进行了调整。采用优化的测地线模式进行缠绕,可较大地提高了压力容器整体结构的承载性能。第五章简述了环形容器缠绕机的一般工作方式,根据缠绕过程中丝嘴和芯模的运动规律,推导出环形容器缠绕机的各坐标运动方程,给出了求解芯模转角的非线性方程。第六章将际跤τ玫交沸稳萜鞯牟粕杓浦校芯苛薈系统备组成模块的功能及实现方法,对测地线和非测地线缠绕成型进行了计算机幽形仿真和比较。第七章提出了一种基于模态应变能诊断结构损伤的改进方法。基于摄动理论,考虑结构参数修改量高阶项,得到模态参数在结构发生损伤前后的变化量。提出一种模态分离法,川低阶模态参数的级数展开式表示高阶模态项。给出了模态席变能变化率来评定结构损伤群度的高精度算法。关键词:环形容器缠绕线犁优化设计模态廊变能模态分离法,.。
塑广也悦“Ⅸ仰。开篍:.篫:.甌疌甅】獁琣瓼,琲甌,,瑆..瓼,琓琽瓹;.”¨
.西安理工大学硕士学位论文籛瓵;甀篢籓
论文作者签名:::本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除特别加以标注和致谢的地方外,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所论述的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已经在西安理工大学申请博士/硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者,同意授权学位论文,可以将学位论文的全部或部分内容编人有关数据库进行检索;为教学和科研目的,学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室论文作者签名:在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩,并西安理工大学拥有学位论文的部分使用权,即:已获学位的研究生按学校规定提交印刷版和电子版学位论文,学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。本人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部办理。C艿难宦畚脑诮饷芎螅视帽臼谌ㄋ得
,复合材料得到了迅猛的发展。由于它具有较高的比强度、比刚度、耐腐蚀性、抗疲劳性以及良好的可设计性,已经越来越多地的应用于航空、航天、机械、医疗、化工等领域T谥疃嘤糜谏宋春喜牧喜返募庸ぜ际踔校纤维缠绕技术是最早开发和最广泛使用的加工技术,亦是最重要的生产技术之一‘而纤维缠绕复合材料制品就是复合材料实际应用的一个重要方面。纤维缠绕是一种把浸有树脂的纤维包在芯模上的加工方法。通常是由高强度纤维,如玻璃纤维、纤维、碳纤维等浸润树脂基体后在一定形状的芯模上缠绕而形成特定的壳体结构。加工过程为纤维缠绕机用吐丝嘴控制浸有树脂的纤维束使之沿预先设计的路径缠绕在旋转的芯模上,并通过多层覆盖形成复合材料制品疾纤维缠绕工艺相当复杂,按