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纤维缠绕复合材料石油套管结构设计与优化

谢丽婷 , 穆建桥 , 汪准 , 邓京兰 , 王继辉 , 祖磊

玻璃钢/复合材料

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.

关键词: 缠绕角度 , 有限元方法 , 力学性能 , 爆破压力

求解超高压筒形容器爆破压力的神经网络方法

袁格侠 , 刘宏昭 , 钱学梅 , 范彩霞 , 钱学军 , 秦丽柏

兵器材料科学与工程 doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2010.02.009

将BP和RBF神经网络的理论和算法应用于预测超高压容器爆破压力的研究中.选用MATLAB神经网络工具箱建立预测爆破压力的神经网络模型,研究模型中影响爆破压力的主要参数,内外径比值和材料的强度极限,屈服极限,屈服强度与强度极限的比值;选用Faupel、Crossland和Bones等文献中的爆破实验数据对神经网络模型进行训练,用训练好的神经网络模型对爆破压力进行预测.预测结果表明,用BP和RBF神经网络方法建立的模型能够对超高压筒形容器的爆破压力进行较为准确的预测.

关键词: 超高压容器 , 爆破压力 , BP神经网络 , RBF神经网络 , 预测

带缺陷薄壁铝内衬复合气瓶的有限元分析

胡建军 , 陈国清 , 黄海青 , 周文龙

宇航材料工艺

基于有限元模拟软件MSC.Marc建立了带内衬缺陷的复合气瓶有限元模型,建模过程中考虑了封头处缠绕层厚度和缠绕角沿子午线的不断变化,对封头每个单元分别定义了单元厚度及材料主方向.研究了不同位置、尺寸的内衬缺陷对内衬爆破压力、位移、应力及应变分布的影响.结果表明,当夹杂位于封头处时,长度<112 mm的夹杂对内衬的爆破压力无明显影响;而当夹杂位于筒中部和过渡区时,随着夹杂长度的增加,内衬的爆破压力明显降低,降低幅度最高达到15%.夹杂周围会产生应力集中,夹杂处位移、应力、应变分布不均匀.应变分布规律与应力分布规律基本一致,夹杂周围三向应变等值线会发生弯曲.

关键词: 全缠绕复合气瓶 , 铝合金内衬 , 内衬夹杂 , 爆破压力 , 有限元分析

含缺陷钢管复合材料修补抗内压疲劳性能研究

肖红波 , 蔡浩鹏

玻璃钢/复合材料

制备出带有壁厚减薄缺陷的钢管,研究了玻璃纤维复合材料环向补强对钢管抗内压性能的影响.结果表明,缺陷面积决定复合材料的补强面积,复合材料补强边界宽度超过缺陷轴向长度的80%时,补强效果较好,爆破时复合材料断裂,可充分发挥其性能;通过合理的设计,补强钢管的短时爆破压力大于30MPa,达到无缺陷钢筒爆破压力水平,同时疲劳次数大于15000次,补强效果优异.

关键词: 管道修补 , 爆破压力 , 疲劳次数

碳纤维缠绕复合气瓶爆破压力的有限元分析

段成红 , 吴祥 , 罗翔鹏

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2012.02.004

本文主要采用有限元法分析复合气瓶的爆破,按最大应力准则和最大应变准则预测爆破压力,并与《DOT CFFC》标准规定的最小爆破压力进行比较,计算误差百分比,由误差百分比分析得出,按最大应变准则预测爆破压力较为接近最小爆破压力,对工程实践有较大的指导意义.

关键词: 复合气瓶 , 爆破压力 , 有限元

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