内压复合材料圆柱壳损伤容限研究

作     者：王文才 杨福江 WANG Wencai;YANG Fujiang

作者机构：核工业理化工程研究院天津300180 

出 版 物：《高科技纤维与应用》 (Hi-Tech Fiber and Application)

年 卷 期：2019年第44卷第2期

页      码：29-34页

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。

主 题 词：复合材料圆柱壳 损伤容限 初始损伤 使用损伤 剩余强度 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1007-9815.2019.02.004

馆 藏 号：203667177...