内压复合材料圆柱壳损伤容限研究

论文摘要

复合材料圆柱壳在纤维缠绕成型、加工、使用等环节会产生一定的初始缺陷和使用缺陷,必将给材料性能带来相应的影响,为保证复合材料性能能够最大化利用的同时,还能保证其安全性,在结构设计中必须进行损伤容限研究,这是复合材料结构设计中需要考虑的重要问题之一。本文对复合材料圆柱壳的初始缺陷和在内压载荷下的使用缺陷进行了深入研究,首先确定了初始缺陷的检测方法,得到复合材料圆柱壳初始损伤类型主要为孔隙,并且大部分集中在圆柱壳的螺旋层,同时建立了孔隙率对复合材料性能影响的指数衰减模型,定性分析了孔隙率对复合材料性能的影响,得到孔隙率每增加1%,纵向拉伸强度降低3. 3%,纵向拉伸模量降低1. 8%的结果。然后通过理论结合试验的方法确定了圆柱壳在内压载荷下的使用损伤,损伤类型为螺旋层基体开裂,并研究了其对复合材料圆柱壳的影响。最后综合考虑初始损伤和使用损伤,采用"损伤无扩展"的设计方法对复合材料圆柱壳的剩余强度进行了评估,确定了合理损伤容限设计要求,得到影响剩余强度的主要因素是孔隙率大小,在孔隙率小于3%的情况下,圆柱壳的强度安全性能很高。本项研究为全碳纤维复合材料圆柱壳在压力容器中的合理应用奠定了理论基础。

论文目录

• 0 引言
• 1 损伤容限分析要点
• 2 初始损伤类型确定
• 3 初始损伤对复合材料力学性能影响研究
• 4 使用损伤类型确定
• 5 使用损伤对圆柱壳性能的影响
• 6 剩余强度分析和损伤容限设计要求
• 7 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王文才,杨福江

关键词: 复合材料圆柱壳,损伤容限,初始损伤,使用损伤,剩余强度

来源: 高科技纤维与应用 2019年02期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 材料科学

单位: 核工业理化工程研究院

分类号: TB33

页码: 29-34

总页数: 6

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