复合材料缠绕修复管道的应力分析 被引量：26

1

作者 帅健 刘惟 +1 位作者 王俊强 张宇坤 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期372-379,共8页

非金属缠绕管道修复是在役管道受损后的一种主要修复方式,对于保障油气管道的平稳安全运行具有十分重要的意义。基于组合薄壁圆筒的力学分析理论,推导出了管道修复厚度的计算公式,并考虑缠绕材料的各向异性建立了缠绕修复管道的有限元... 非金属缠绕管道修复是在役管道受损后的一种主要修复方式,对于保障油气管道的平稳安全运行具有十分重要的意义。基于组合薄壁圆筒的力学分析理论,推导出了管道修复厚度的计算公式,并考虑缠绕材料的各向异性建立了缠绕修复管道的有限元分析模型。分析结果表明,缠绕层对附近管体的应力状态影响不大,只要修复厚度和修复长度合适,就能够完全恢复管道的承压能力。缠绕层在管道缺陷区域屈服以后能起到明显的承载作用。增大缠绕层厚度,可降低管道和缠绕层中的环向应力;而当缠绕层厚度小于最小修复厚度时,即使加大修复长度也无法完全恢复管道的承压能力。最后,对基于有限元法和解析方法得到的缠绕层厚度和长度进行了对比,结果表明,缠绕层厚度的计算公式偏于安全,可用于管道修复缠绕层的设计计算。 展开更多

关键词 油气管道 缠绕层 力学分析 有限元分析 修复

下载PDF 职称材料

复合材料缠绕层缺陷深度对CNG-2气瓶强度影响的研究 被引量：9

2

作者 郭崇志 甘平燕 付小立 《压力容器》 2013年第3期5-14,共10页

通过创建一种特殊的模型路径叠加分析方法,利用有限元技术,研究和探讨了具有给定缺陷长度和不同缺陷深度的CNG-2气瓶的应力状态改变及状态叠加方法。通过重点研究不同缺陷深度对CNG-2气瓶内胆强度的影响,发现缠绕层缺陷深度变化对于缺... 通过创建一种特殊的模型路径叠加分析方法,利用有限元技术,研究和探讨了具有给定缺陷长度和不同缺陷深度的CNG-2气瓶的应力状态改变及状态叠加方法。通过重点研究不同缺陷深度对CNG-2气瓶内胆强度的影响,发现缠绕层缺陷深度变化对于缺陷局部附近的气瓶内胆强度和使用安全性有重要影响,而远离缺陷部位的内胆筒体的性能几乎不受缠绕层缺陷深度的影响。 展开更多

关键词 复合材料 缠绕层 气瓶 缺陷 应力分析

下载PDF 职称材料

70 MPa碳纤维缠绕储氢气瓶结构设计与力学性能研究 被引量：3

3

作者 张杰 蒋文杰 +2 位作者 杨锐 张瀚 曾云 《压力容器》 北大核心 2023年第3期28-37,共10页

设计了70 MPaⅢ型与Ⅳ型储氢气瓶结构,建立了相应数值仿真模型研究各种工况载荷下储氢气瓶的力学性能,对比了Ⅲ型和Ⅳ型气瓶力学性能特性差异,探究了缠绕层厚度和自紧处理对储氢气瓶力学性能的影响。结果表明:所设计的70 MPa储氢气瓶纤... 设计了70 MPaⅢ型与Ⅳ型储氢气瓶结构,建立了相应数值仿真模型研究各种工况载荷下储氢气瓶的力学性能,对比了Ⅲ型和Ⅳ型气瓶力学性能特性差异,探究了缠绕层厚度和自紧处理对储氢气瓶力学性能的影响。结果表明:所设计的70 MPa储氢气瓶纤维应力比大于2.25,满足标准要求;Ⅳ型气瓶螺旋缠绕层应力分布规律与Ⅲ型类似,而内衬应力分布规律不同;Ⅲ型储氢气瓶的环绕层厚度增加可降低其环向层应力,但螺旋缠绕层主应力增大;增加螺旋缠绕层厚度可降低环向层、螺旋层应力;自紧处理可降低工作压力下气瓶内衬应力,但随自紧载荷增加纤维缠绕层应力增大。 展开更多

关键词 碳纤维缠绕储氢气瓶 内衬层 缠绕层 结构设计 力学性能

下载PDF 职称材料

复合材料缠绕压力容器冲击损伤分析 被引量：7

4

作者 任明法 杨留鑫 孙冬生 《压力容器》 2012年第10期29-35,共7页

基于复合材料经典层合板理论和冲击动力学理论,采用Chang-Chang损伤准则对受低速冲击后的复合材料缠绕层进行损伤判定,并进行相应的刚度折减,分析复合材料纤维缠绕压力容器在冲击载荷作用下的动态响应和损伤状况。结合动力松弛法分析冲... 基于复合材料经典层合板理论和冲击动力学理论,采用Chang-Chang损伤准则对受低速冲击后的复合材料缠绕层进行损伤判定,并进行相应的刚度折减,分析复合材料纤维缠绕压力容器在冲击载荷作用下的动态响应和损伤状况。结合动力松弛法分析冲击能量对不同工作压力下复合材料缠绕压力容器抗冲击性能的影响,并对压力容器不同部位的抗冲击敏感性进行了相应研究,预测出压力容器的缠绕层损伤特征和最不利的冲击位置。 展开更多

关键词 复合材料缠绕压力容器 缠绕层 损伤 抗冲击性能 动力松弛法

下载PDF 职称材料

燃料电池车载储氢瓶结构对加氢温升的影响 被引量：6

5

作者 许壮 杨康 +1 位作者 董文平 何广利 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第3期679-683,共5页

通过零维氢气物性和一维壁面散热相结合的方法,建立了燃料电池车载储氢瓶加注仿真模型,验证了加氢温升仿真的准确性。运用加注仿真模型,研究了储氢瓶壁面结构对加氢温升的影响规律。仿真结果表明,对于铝合金为内衬材料的III型储氢瓶,加... 通过零维氢气物性和一维壁面散热相结合的方法,建立了燃料电池车载储氢瓶加注仿真模型,验证了加氢温升仿真的准确性。运用加注仿真模型,研究了储氢瓶壁面结构对加氢温升的影响规律。仿真结果表明,对于铝合金为内衬材料的III型储氢瓶,加氢过程中,瓶内氢气产生的热量绝大部分被壁面材料导热吸收,仅有约2%的热量通过储氢瓶壁面散出至环境。由于内衬层铝合金材料比缠绕层碳纤维复合树脂材料具有更高的导热系数,内衬层的径向温度梯度几乎不存在,相比之下,缠绕层的径向温度梯度较大,导致内衬层导热对氢气散热的贡献更大。内衬层越薄,氢气总散热量越小,加氢温升越显著;当内衬层厚度由7 mm减薄至3 mm时,加氢温升增加约10℃。与内衬层相比,缠绕层厚度对加氢温升影响较小;当缠绕层厚度由12 mm减薄至8 mm时,加氢温升增加约1.8℃。因此,III型瓶加氢时,可以根据其壁面结构,尤其是内衬层厚度,定制化加氢速率,从而实现不超温条件下的快速加氢。 展开更多

关键词 储氢瓶 内衬层 缠绕层 加氢 温升

下载PDF 职称材料

复合材料气瓶缠绕层的内部缺陷检测

6

作者 胡昆 夏莉 +4 位作者 张松松 张耕 杨刚 谭粤 李蔚 《无损检测》 CAS 2024年第8期83-88,共6页

复合材料气瓶具备质量轻、强度高、耐腐蚀与疲劳性能好等优势,但目前针对复合材料气瓶检验的国家标准主要以宏观检查为主,内外表面缺陷以及缠绕层的内部缺陷难以检出。分析了内部缺陷对复合材料气瓶的影响,对比并分析了3种缠绕层内部缺... 复合材料气瓶具备质量轻、强度高、耐腐蚀与疲劳性能好等优势,但目前针对复合材料气瓶检验的国家标准主要以宏观检查为主,内外表面缺陷以及缠绕层的内部缺陷难以检出。分析了内部缺陷对复合材料气瓶的影响,对比并分析了3种缠绕层内部缺陷的检验方法,以期为复合材料气瓶的定期检验提供一定参考。 展开更多

关键词 复合材料气瓶 缠绕层 内部缺陷 检测方法

下载PDF 职称材料

对《呼吸器用复合气瓶定期检验与评定》(GB24161—2009)的商榷 被引量：3

7

作者 郝延平 宋维凤 《低温与特气》 CAS 2012年第2期47-50,共4页

通过复合气瓶定期检验中遇到的实际问题,对GB 24161-2009《呼吸器用复合气瓶定期检验与评定》标准范围的覆盖面、个别检验项目评定指标的可操作性以及个别项目评定指标与设计的偏差进行了探讨。

关键词 复合气瓶 定期检验 损伤 纤维 缠绕层 内胆

下载PDF 职称材料

车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶的设计与制造 被引量：2

8

作者 董宁 《低温与特气》 CAS 2016年第6期22-26,共5页

详述了车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶的设计原则、材料选择的要求、制造工艺方法和制造中应注意的问题,解析了车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶与单一材料结构的气瓶在设计和制造上的不同。

关键词 车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶 纤维 缠绕层 内胆

下载PDF 职称材料

改善发射筒赋旋层与缠绕层层间剪切力铺层工艺研究 被引量：1

9

作者 陈锰 杨跃东 +6 位作者 柳林 赵晓刚 杨书文 赵海娥 周群凯 黄升波 李永辉 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期84-87,共4页

为改善××项目导弹发射筒内壁光滑度,同时提高赋旋层与纤维缠绕层层间剪切强度,设计了一种适用于赋旋层缠绕的工装设备。通过工装的使用,发射筒内壁光滑度得到极大改善。同时,研究参考了两种层间剪切强度测试标准取样,经测试,... 为改善××项目导弹发射筒内壁光滑度,同时提高赋旋层与纤维缠绕层层间剪切强度,设计了一种适用于赋旋层缠绕的工装设备。通过工装的使用,发射筒内壁光滑度得到极大改善。同时,研究参考了两种层间剪切强度测试标准取样,经测试,工艺改善后的层间剪切强度分别提高了113. 4%和64. 0%。研究表明,该工装的使用改善了赋旋层缠绕过程中赋旋层难以均匀贴覆在芯模表面的问题,降低了赋旋层与缠绕层界面缺陷,增强了界面结合强度。 展开更多

关键词 赋旋层 缠绕层 层间剪切强度

下载PDF 职称材料

预浸带缠绕过程缠绕层温度场变化研究

10

作者 刘赞 郑海南 +2 位作者 魏凯 康超 赵孟军 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期41-45,共5页

为了研究工艺参数对复合材料缠绕层的温度分布的影响,采用经典热力学理论针对预浸带缠绕过程中的传热机制进行分析;基于缠绕过程中的周期性变化规律,同时以变化的旧层初始温度为传热模型的初始边界条件,构建预浸带缠绕温度分布模型,并通... 为了研究工艺参数对复合材料缠绕层的温度分布的影响,采用经典热力学理论针对预浸带缠绕过程中的传热机制进行分析;基于缠绕过程中的周期性变化规律,同时以变化的旧层初始温度为传热模型的初始边界条件,构建预浸带缠绕温度分布模型,并通过Matlab编程获得一维热传递模型的精确数值解。理论分析了缠绕初始温度、缠绕速度及芯模温度对缠绕层温度变化的影响。结果表明,对缠绕层温度影响程度依次为芯模温度>缠绕速度>缠绕初始温度;而且无论影响参数如何变化,缠绕层的温度分布始终为内层温度较低,并随着径向位置增大,缠绕层温度也在逐渐升高,直到外层最高温度。此外,通过实验对比分析,说明该温度分布模型满足工程要求,可为缠绕工艺研究提供指导。 展开更多

关键词 预浸带缠绕 缠绕层 芯模温度 温度场

下载PDF 职称材料

球形高压复合材料缠绕气瓶的缠绕层结构研究 被引量：1

11

作者 李华 董飞 《航天制造技术》 2012年第1期38-42,共5页

对球形高压复合材料缠绕气瓶缠绕层结构进行了理论分析,并根据气瓶受力分析及其网格理论的计算方法,编制了一套计算软件程序,按此软件程序计算了气瓶缠绕层结构,利用ANSYS大型有限元程序建立气瓶缠绕层模型并进行了强度校核,经过鉴定试... 对球形高压复合材料缠绕气瓶缠绕层结构进行了理论分析,并根据气瓶受力分析及其网格理论的计算方法,编制了一套计算软件程序,按此软件程序计算了气瓶缠绕层结构,利用ANSYS大型有限元程序建立气瓶缠绕层模型并进行了强度校核,经过鉴定试验分析,验证了气瓶缠绕层工艺结构设计的合理性。 展开更多

关键词 复合材料缠绕气瓶 有限元分析 缠绕层

下载PDF 职称材料

浅谈汽车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶的定期检验 被引量：1

12

作者 董宁 郝延平 《低温与特气》 CAS 2016年第2期49-54,共6页

近年来,随着国家对环境保护要求的提高,使用天然气作为燃料的汽车越来越多,车用气瓶的定期检验就成为了一个非常重要的课题。通过对车用气瓶定期检验的流程、检验过程、检验方法、注意事项等进行了叙述分析,为检验人员提供一些借鉴。

关键词 复合气瓶 定期检验 纤维 缠绕层 内胆

下载PDF 职称材料

酸环境对钢内胆环缠绕CNG气瓶缠绕层的影响 被引量：1

13

作者 李斌 熊姝涛 方羽虎 《中国特种设备安全》 2013年第5期60-61,共2页

环境因素是影响CNG气瓶使用的重要因素。本文考虑了酸环境对钢质内胆环缠绕CNG气瓶缠绕层的影响,通过试验发现随着腐蚀时间的延长,缠绕层的腐蚀加剧,个别地方出现纤维断裂的现象,缠绕层"环向开裂"对酸腐蚀的影响进行了相关试... 环境因素是影响CNG气瓶使用的重要因素。本文考虑了酸环境对钢质内胆环缠绕CNG气瓶缠绕层的影响,通过试验发现随着腐蚀时间的延长,缠绕层的腐蚀加剧,个别地方出现纤维断裂的现象,缠绕层"环向开裂"对酸腐蚀的影响进行了相关试验;在对其机理分析的基础上,提出了CNG缠绕气瓶避免缠绕层断裂的有效措施。 展开更多

关键词 CNG气瓶 缠绕层 酸腐蚀 纤维断裂

下载PDF 职称材料

CNG-2型气瓶缠绕层树脂开裂影响因素研究

14

作者 刘林林 向忠 +1 位作者 胡旭东 陆海亮 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期26-31,共6页

针对CNG气瓶在自紧工艺中缠绕层会产生一定的树脂开裂这一问题,讨论复合材料本身属性对缠绕层树脂开裂的影响。提出一种多尺度建模方法,利用微观力学的方法探讨缠绕层的含胶量和纤维直径对树脂开裂程度的影响。结果表明树脂开裂程度随... 针对CNG气瓶在自紧工艺中缠绕层会产生一定的树脂开裂这一问题,讨论复合材料本身属性对缠绕层树脂开裂的影响。提出一种多尺度建模方法,利用微观力学的方法探讨缠绕层的含胶量和纤维直径对树脂开裂程度的影响。结果表明树脂开裂程度随着含胶量的增大而减少,在企业生产的含胶量范围内,含胶量为34%时树脂开裂程度最小。在含胶量为34%时,利用多尺度模型研究了纤维直径对树脂开裂程度的影响,结果表明纤维直径对树脂开裂程度几乎没有影响。由于含胶量是由缠绕张力控制的,因此合理控制缠绕张力可以减少树脂开裂程度。实验验证了模型的准确性并为研究提供了参考,该研究可为改进CNG-2气瓶生产提供理论依据。 展开更多

关键词 CNG 气瓶 含胶量 缠绕层 开裂

下载PDF 职称材料

车用铝内胆碳纤维全缠绕氢气瓶设计要点 被引量：12

15

作者 刘亚君 金玉娟 《压力容器》 北大核心 2009年第12期28-33,共6页

国家"十一五"863计划将铝内胆碳纤维全缠绕气瓶做为未来车载储氢容器的研究方向;适当增加内胆壁厚,增长裂纹扩展"路程",提高疲劳寿命;铝内胆设计承载比例不宜小于12%;根据内胆材料应力-应变曲线、内胆和纤维的力学... 国家"十一五"863计划将铝内胆碳纤维全缠绕气瓶做为未来车载储氢容器的研究方向;适当增加内胆壁厚,增长裂纹扩展"路程",提高疲劳寿命;铝内胆设计承载比例不宜小于12%;根据内胆材料应力-应变曲线、内胆和纤维的力学性能确定内胆设计应力取值为σa=σbσsa/σsb并可计算出内胆设计壁厚;内胆封头型式以矢高为1.25R/2左右的椭球为宜;螺旋缠绕角从与瓶颈相切的最小缠绕角开始逐渐增大,避免纤维严重堆积、架空,有效利用极孔处堆积纤维的过剩强度,提高成层质量和强度利用率;碳纤维首层张力不宜超过65N/mm2,首次递减量不宜超过上一层纤维张力的4.0%;纤维排列状态设计应充分考虑工艺的可行性,确保稳定、高质量地实现设计;通过自紧,内胆应至少获得不小于1.3%的应变,最小理论自紧压力可近似计算为PZ=kPba/A。 展开更多

关键词 车用铝内胆碳纤维全缠绕氢气瓶 内胆设计 纤维缠绕层设计 自紧

下载PDF 职称材料

海上外输漂浮软管结构设计研究 被引量：6

16

作者 徐业峻 吕立功 +1 位作者 王旭东 朱永凯 《船海工程》 2013年第2期118-121,共4页

用有限元方法分析外输漂浮软管的帘线层及钢筋缠绕层对拉伸、弯曲等关键性能的影响,提出外输漂浮软管的合理设计结构,并将样品管试验数据与国际标准OCIMF进行对比。试验结果满足标准要求,验证了设计结构的合理性。

关键词 外输漂浮软管 帘线层 钢筋缠绕层 伸长率 爆破力

下载PDF 职称材料

内衬聚偏氟乙烯热塑层的纤维缠绕复合材料管径向平压性能 被引量：3

17

作者 陈光伟 刘昌波 +2 位作者 岳海亮 朱有欣 张国利 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期88-94,99,共8页

纤维缠绕角度、纤维缠绕层厚度及碳/玻纤维混杂比是影响内衬聚偏氟乙烯(PVDF)热塑层的纤维增强热固性复合材料缠绕管径向平压性能的重要因素,其性能直接决定复合材料缠绕管产品掩埋深度和抗碾压能力。将PVDF颗粒经挤出机制成PVDF管,然... 纤维缠绕角度、纤维缠绕层厚度及碳/玻纤维混杂比是影响内衬聚偏氟乙烯(PVDF)热塑层的纤维增强热固性复合材料缠绕管径向平压性能的重要因素,其性能直接决定复合材料缠绕管产品掩埋深度和抗碾压能力。将PVDF颗粒经挤出机制成PVDF管,然后以表面喷砂处理后的PVDF管为内衬芯管,采用湿法缠绕技术制备不同结构参数的复合材料缠绕管。利用管平行板外载平压性能测试方法,测试了3种结构参数对复合材料管径向平压性能的影响,并分析其破坏模式与失效机理。结果表明,随缠绕层厚度的增加,径向压缩强度和径向压缩模量逐渐增大;随着缠绕角度的增大,径向压缩强度和径向压缩模量先增大后减小;另外,随着碳/玻纤维混杂比的提高,复合材料缠绕管的压缩强度和压缩模量相应增加。 展开更多

关键词 径向平压性能 复合材料缠绕管 聚偏氟乙烯 内衬层 缠绕角度 缠绕层厚度

下载PDF 职称材料

含缠绕层缺陷大容积缠绕气瓶安全性能与评定研究

18

作者 高兆江 骆辉 +3 位作者 刘永久 欧三立 柴森 黄强华 《压力容器》 北大核心 2023年第5期70-78,共9页

为研究缠绕层体积性缺陷及线性缺陷对大容积缠绕气瓶安全性能影响,通过对带有不同尺寸缠绕缺陷的大容积缠绕气瓶进行疲劳试验、爆破试验,并采用有限元分析等方法研究了不同尺寸的缠绕层缺陷对内胆应力状态、缠绕层应力状态影响。通过有... 为研究缠绕层体积性缺陷及线性缺陷对大容积缠绕气瓶安全性能影响,通过对带有不同尺寸缠绕缺陷的大容积缠绕气瓶进行疲劳试验、爆破试验,并采用有限元分析等方法研究了不同尺寸的缠绕层缺陷对内胆应力状态、缠绕层应力状态影响。通过有限元分析,对于面积为250 mm×250 mm,深度为3 mm的体积性缺陷,内胆应力几乎未变,缠绕层应力增加38.9%,经历11000次疲劳试验,未发生变化。在爆破试验中,对于含面积为250 mm×250 mm缠绕层缺陷的大容积缠绕气瓶,当缺陷深度分别为3 mm时,爆破压力下降9.9%,略低于设计爆破压力,仍满足安全使用要求,当缺陷深度为6 mm时,爆破压力大幅下降20.9%。研究结果表明,对于轴向长度不超过250 mm,深度不超过3 mm的缠绕层缺陷,大容积气瓶安全性能仍满足使用要求,如缺陷深度超过3 mm,可评定为Ⅲ级。 展开更多

关键词 大容积缠绕气瓶 缠绕层缺陷 安全性能 定期检验

下载PDF 职称材料

复合材料球型气瓶的缠绕层设计方法 被引量：2

19

作者 白文怡 廖英强 +1 位作者 张宏亮 刘勇琼 《航天制造技术》 2020年第1期42-45,57,共5页

介绍了一种复合材料球型气瓶的缠绕层设计方法,以某型号球型气瓶为例,分别分析计算了球型气瓶的结构组成、缠绕线型、缠绕角度、缠绕方式和缠绕厚度,为产品后续的仿真与实验提供了必要的理论支持与参考依据,该方法可以推广至后续同类产品。

关键词 复合材料 球型气瓶 缠绕层设计

下载PDF 职称材料

纤维缠绕气瓶缠绕层红外热成像检测时机和影响因素的初步探究 被引量：1

20

作者 刘彪 彭泽军 +2 位作者 胡滨 霍臻 李晓东 《特种设备安全技术》 2018年第4期6-9,共4页

通过实验的方式,以不同热激励方式、不同检测时机、不同配置的红外热成像检测设备以及可能发生的环境干扰,对车用CNG缠绕气瓶缠绕层内部分层、脱胶缺陷的红外热成像检测方法进行对比分析,初步探究可行的红外无损检测方法,为将来的技术... 通过实验的方式,以不同热激励方式、不同检测时机、不同配置的红外热成像检测设备以及可能发生的环境干扰,对车用CNG缠绕气瓶缠绕层内部分层、脱胶缺陷的红外热成像检测方法进行对比分析,初步探究可行的红外无损检测方法,为将来的技术发展与应用提供参考。 展开更多

关键词 缠绕气瓶 纤维缠绕层 红外热成像 分层脱胶 定期检验

下载PDF 职称材料