先进复合材料压力容器PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 先进复合材料压力容器结构组成及特点 1

1.2 先进复合材料压力容器的技术进展 2

1.3 先进复合材料压力容器的应用 6

1.3.1 在航空航天领域的应用 6

1.3.2 在民用领域的应用 8

参考文献 9

第2章 先进复合材料压力容器用材料体系 10

2.1 概述 10

2.2 增强材料 10

2.2.1 碳纤维 11

2.2.2 芳纶纤维 11

2.2.3 PBO纤维 12

2.2.4 超高分子量聚乙烯纤维 12

2.3 树脂基体 13

2.3.1 环氧树脂 13

2.3.2 氰酸酯树脂 14

2.3.3 树脂基体的选择原则 15

2.4 内衬材料 15

2.4.1 金属内衬 15

2.4.2 非金属内衬 16

参考文献 17

第3章 先进复合材料压力容器设计用材料性能参数的确定 18

3.1 概述 18

3.2 基于NOL环试件的复合材料基本性能参数确定 18

3.2.1 环形试件 19

3.2.2 环形试件制造方法 20

3.2.3 对环形试件的试验 22

3.3 基于单向薄板试件的复合材料基本性能参数确定 24

3.3.1 拉伸试验 24

3.3.2 压缩试验 26

3.3.3 面内剪切试验 26

参考文献 32

第4章 先进复合材料压力容器结构优化设计 33

4.1 概述 33

4.2 一般设计方法 33

4.2.1 筒身段设计原则 34

4.2.2 封头段设计原则 34

4.2.3 失效准则 35

4.2.4 复合材料壳体力学设计方法 35

4.2.5 网格理论设计方法 38

4.3 先进复合材料压力容器封头厚度预测 44

4.3.1 基于几何关系的封头厚度计算 45

4.3.2 三次样条函数封头厚度预测方法 47

4.3.3 不同极孔条件下复合材料压力容器封头厚度预测 53

4.3.4 不同纱片宽条件下复合材料压力容器封头厚度预测 55

4.4 先进复合材料压力容器刚度优化设计 55

4.4.1 以控制变形为目的复合材料壳体设计方法 55

4.4.2 复合材料壳体强度校核 60

4.5 先进复合材料压力容器有限元分析 62

4.5.1 分析模型 63

4.5.2 充放气过程模拟 64

参考文献 71

第5章 滑线系数的表征及其在缠绕线型设计中的应用 73

5.1 概述 73

5.2 一般曲面纤维稳定缠绕原理 74

5.2.1 纤维受力分析 74

5.2.2 不架空条件 76

5.2.3 不滑线条件 76

5.3 滑线系数的测量方法研究 77

5.3.1 滑线系数与芯模曲面几何关系 77

5.3.2 新型滑线系数测量芯模形状设计 78

5.4 滑线系数试验表征 81

5.4.1 试验装置 81

5.4.2 误差分析 81

5.5 滑线系数试验结果讨论 83

5.5.1 缠绕速度对滑线系数测量的影响 83

5.5.2 缠绕张力对滑线系数测量的影响 84

5.5.3 纤维类型对滑线系数测量的影响 85

5.5.4 纱片宽度对滑线系数测量的影响 87

5.5.5 胶液黏度对滑线系数测量的影响 88

5.5.6 含胶量对滑线系数测量的影响 90

5.6 滑线系数对稳定缠绕范围的影响 91

5.6.1 分段圆锥法 91

5.6.2 龙格库塔方法 92

5.7 以滑线系数为变量的缠绕轨迹规划 93

5.7.1 一般曲面上的纤维路径 93

5.7.2 轴对称回转曲面上的纤维路径 95

参考文献 100

第6章 超薄金属内衬设计与制备 102

6.1 概述 102

6.2 封头分阶段热处理旋压技术 102

6.3 超薄铝合金内衬自动焊接技术 106

6.4 超薄金属内衬自动焊接专用设备的研制 110

第7章 超薄金属内衬与复合材料结构层间界面设计与变形控制 113

7.1 概述 113

7.2 超薄金属内衬与复合材料结构层间界面失效机理 113

7.2.1 主要失效模式 113

7.2.2 固化成型阶段变形协调分析 115

7.2.3 充放气阶段变形协调分析 117

7.2.4 内衬屈曲及分层控制 118

7.3 轻量化复合材料压力容器成型过程中界面失效分析 120

7.3.1 固化成型计算 121

7.3.2 区间法研究树脂体系固化动力学 127

7.3.3 复合材料层板固化分析 130

7.3.4 残余应力计算 134

7.3.5 复合材料层板固化全过程应力/应变分析 136

7.3.6 轻量化复合材料压力容器成型全过程模拟及分层控制 141

7.4 充放气过程分析及内衬局部屈曲模拟 145

7.4.1 充放气过程分析 145

7.4.2 内衬局部屈曲模拟及分层控制 146

7.5 界面层设计与变形控制 151

7.5.1 铝合金表面处理 152

7.5.2 碳纳米管接枝 PAMAM界面层的制备 153

参考文献 157

第8章 先进复合材料压力容器缠绕成型工艺研究 158

8.1 概述 158

8.2 缠绕成型中浸润性研究及树脂含量的精确控制 158

8.2.1 单纤维与树脂浸润性的微观表征评价 158

8.2.2 树脂在浸胶槽内对纤维的浸润模型 159

8.2.3 复合材料压力容器缠绕用可控浸胶槽设计 164

8.2.4 浸胶槽内树脂对纤维浸润的影响规律 167

8.2.5 最佳树脂含量标准试验瓶设计 170

8.3 复合材料压力容器缠绕线型设计 172

8.3.1 纤维缠绕的均匀布满条件 172

8.3.2 一般曲面的缠绕轨迹 173

8.3.3 非测地线轨迹计算 178

8.4 缠绕张力设计与分析 182

8.4.1 张力制度对轻量化复合材料压力容器性能的影响 183

8.4.2 张力制度的确定 184

第9章 基于工艺可实现的缠绕仿真技术 187

9.1 概述 187

9.2 系统结构总体方案设计 188

9.3 缠绕仿真软件的编制 190

9.4 算例分析与结果讨论 192

参考文献 194

第10章 先进复合材料压力容器性能表征与评价 196

10.1 概述 196

10.2 外观检验方法 196

10.2.1 表面质量检验 196

10.2.2 外形尺寸检验 196

10.2.3 容积检验 197

10.3 轻量化复合材料压力容器性能压力试验 197

10.3.1 内压试验 197

10.3.2 疲劳试验 200

10.3.3 爆破试验 201

10.4 氦检漏检测 202

10.5 轻量化复合材料压力容器变形测量技术 202

10.5.1 应变测量 202

10.5.2 位移测量 207

10.5.3 力的测量 210

10.6 复合材料压力容器无损检测技术 211

参考文献 217

第11章 先进复合材料压力容器发展与展望 219

11.1 概述 219

11.2 复合材料低温压力容器 219

11.3 具有自修复功能的复合材料压力容器 224

11.4 新能源汽车用复合材料高压储氢气瓶 225

参考文献 227

附录1《航天用碳纤维复合材料气瓶规范》国家军用标准 228

附录2《航天用碳纤维复合材料贮箱规范》国家军用标准 239