為更準確地應(yīng)用有限元分析方法解決樹脂基復(fù)合材料纖維纏繞的小型壓力容器的強度問題,文中提出利用“單元死活”模擬纖維纏繞過程的簡易有限元數(shù)值計算方法,并通過使用這種方法對復(fù)合材料等強度纏繞的某型號小型壓力容器進行計算模擬,證明方法的正確性。這種計算方法的提出將為壓力容器的優(yōu)化設(shè)計、分析等研究提供更為充分、可靠的依據(jù)。
在壓力容器尤其是小型壓力容器中,普遍使用金屬芯復(fù)合材料預(yù)應(yīng)力纏繞的設(shè)計,這種結(jié)構(gòu)的小型壓力容器由于其造價低、性能優(yōu)良等特點,在很多領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用前景。
為了獲得纏繞后壓力容器的最佳性能,在復(fù)合材料纏繞工藝中,各層的張力將根據(jù)設(shè)計需要有所不同,這使得對這種結(jié)構(gòu)的壓力容器進行準確的有限元建模和強度研究變得非常困難。本文介紹如何在有限元計算中,巧妙地使用“單元死活”對纏繞過程進行模擬,從而實現(xiàn)對金屬芯模及復(fù)合材料層內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)進行有限元分析和研究的方法。在對某型號壓力容器纏繞的計算和分析中,該計算方法獲得了非常滿意的結(jié)果,為改進該型號壓力容器纏繞工藝的設(shè)計和纏繞后的應(yīng)用研究提供了重要的參考。
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