摘要：采用自动铺放技术可实现纤维增强复合材料层合板内纤维铺设角度的连续变化。通过最小应变能密度和最大Tsai-Wu强度比,从理论上针对开孔变刚度层合板进行优化,提出了以主应力法、网格化法、化曲为直法三法结合,先以各项同性板为模型,确定主应力轨迹,再把复杂连续的曲线铺放路径离散为若干直线段,确定铺放角度,使纤维沿主应力分布状态设计而成的变刚度曲线铺放层合板在有限元分析软件中得以实现。根据开孔层合板单轴拉伸的仿真对比试验,表明了按主应力设计法生成的曲线铺放层合板比直线铺放有更优异的力学性能,最大第一主应力减少了37.6%,平均应变能密度减少了8.19%,Tsai-Wu强度比即安全裕度提高42%。

摘要：与传统纤维直线铺放的复合材料层合板相比,变刚度层合板可以更好地实现材料的可设计性,并通过铺放路径的优化设计提高层合板的屈曲载荷。首先,对铺放角随坐标轴线性变化的铺放路径进行扩展,提出多种铺放角非线性变化的曲线线型,并以此作为基准轨迹重新设计了四种纤维变角度铺放方式。其次,利用ANSYS软件对上述五种不同铺放路径的变刚度层合板进行建模运算,在单轴和双轴载荷下,对其进行屈曲载荷计算分析并与定角度铺放的层合板对比。计算结果表明,铺放路径优化下的变刚度层合板与纤维直线铺放的层合板相比,其屈曲载荷得以显著提高。

摘要：玻璃钢夹砂管环刚度是管道在外部载荷下抵抗变形的一个性能参数。本文通过对玻璃钢夹砂管道的环刚度定义进行剖析,剖析环刚度的有关设计及测试的根本方法,运用适用的有限元软件ANSYS建立玻璃钢夹砂管道模型并进行了分析计算,把计算结果和测试结果进行比较,确定有限元计算方法的可行性和精确性,为玻璃钢夹砂管道及类似管道的设计与优化以及工程应用提供方便。

摘要：作为典型非轴对称回转体构件,复合材料方管在缠绕过程中要求满足稳定缠绕和均匀布满两个工艺条件。基于解析几何,分析方管缠绕丝嘴与芯模的空间关系,推导丝嘴运动轨迹方程,提出基于不滑线理论的方管小角度测地线缠绕设计方法;建立方管测地线周期缠绕理论,分析从不同起始点缠绕的实际误差;设计方管缠绕线型,并应用于实际缠绕,得到其小角度缠绕的一般绕线方程。结果表明,本文提出的方管小角度测地线缠绕理论正确,线型设计方法可靠,得到的丝嘴运动方程合理、精确,能很好地满足复合材料方管缠绕的基本原理和工艺要求。

摘要：缠绕复合材料管道的缠绕角,是控制管道力学性能的重要工艺指标。传统的网格理论设计缠绕角时,没有考虑树脂的作用,而石油套管是以表层树脂开裂来判断破坏失效的,此类管道按网格理论计算出来的角度并不是实际测试时的最优角度。本文利用有限元方法,建立数值模型,计算了不同缠绕角的石油套管的力学性能及爆破压力。通过对比分析不同缠绕角对缠绕管的力学性能的影响,得出较优的缠绕角为51°,并测试得型号为9-5/8的碳纤维缠绕套管最小爆破压力比按网格理论计算的缠绕角时的爆破压力提高了20.3%,较大地提高了石油套管的力学性能,对复合材料在工程中的应用具有一定的实际意义。