纤维缠绕复合材料壳体刚度衰减模型数值模拟

复合材料学报, 2004, 21(5): 159-164. doi: 10.3321/j.issn:1000-3851.2004.05.029

纤维缠绕复合材料壳体刚度衰减模型数值模拟

佟丽莉 ^1, , 陈辉 ^2, , 孟松鹤 ^3, , 杜善义 ^4,

1.哈尔滨工业大学,复合材料研究所,哈尔滨,150001;哈尔滨玻璃钢研究所,哈尔滨,150036

2.哈尔滨玻璃钢研究所,哈尔滨,150036

3.哈尔滨工业大学,复合材料研究所,哈尔滨,150001

4.哈尔滨工业大学,复合材料研究所,哈尔滨,150001

基金项目: 国家科技攻关项目(98-A28-01-17)

关键词：复合材料 , 刚度衰减 , 损伤 , 非测地线缠绕

NUMERICAL SIMULATION OF STIFFNESS DEGRADATION MODEL FOR FIBER-WINDING COMPOSITE PRESSURE VESSELS

应用微分几何理论,推导出纤维缠绕复合材料壳体的非测地线缠绕轨迹、包角方程及绕丝头运动方程,得到缠绕过程的动态仿真模拟数据.将封头处变化的缠绕角、厚度等实际工艺参数直接用于壳体结构的理论分析.采用叠层的增量本构关系,模拟层合板壳结构的损伤过程,建立了损伤后刚度衰减模型及刚度退化准则,并通过实验确定了刚度衰减系数.应用此模型对纤维缠绕复合材料压力容器进行了数值分析.结果表明:纤维缠绕复合材料压力容器封头处损伤会导致其弯曲刚度降低,这是影响轴向变形的重要因素.

参考文献

[1]	段登平,刘正兴,罗海安.纤维缠绕壳体材料非线性及大变形分析计算[J].复合材料学报,1999,16(1):142-148.
[2]	孙雪坤,郭艳阳,杜善义,等.纤维缠绕固体火箭发动机壳体的应力及强度分析[J].复合材料学报,1997,14(1):116-121.
[3]	Rotem A, Hashin Z. Failure modes of angle-ply laminated[J]. Composite Materials, 1975,9(4):191-206.
[4]	Tsai S W. Composites design[M]. USA: United States Air Force Materials Laboratory,1986.112-120.
[5]	Amijima S,Adachi T.Non-linear stress-strain response of laminated composites[J]. Composite Materials,1979,13(6):206-218.
[6]	Doh Y D.Hong C S. Progressive failure analysis for filament wound pressure vessel[J]. Reinforced Plastics and Composites, 1995,14(2): 1278-1306.
[7]	Uemura M, Fukunaga H. Probabilistic burst strength of filament-wound cylinders under internal pressure [J].Composite Materials, 1981,15(3):462-480.

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