第1章 复合材料及缠绕工艺概述 1
1.1 复合材料定义及特点 1
1.1.1 复合材料的定义与分类 1
1.1.2 树脂基复合材料的特点 1
1.2 复合材料的非均质性和各向异性 3
1.3 树脂 6
1.3.1 树脂的特性要求 6
1.3.2 树脂类型 7
1.4 纤维 11
1.5 复合材料界面的形成 13
1.5.1 概述 13
1.5.2 界面的形成 15
1.5.3 界面作用机理 16
1.6 缠绕成型工艺 16
1.6.1 纤维缠绕成型工艺的特点 18
1.6.2 纤维缠绕成型工艺的分类 19
1.7 纤维缠绕技术的发展历程与发展趋势 20
1.7.1 纤维缠绕技术的发展历程 20
1.7.2 纤维缠绕技术的发展趋势 21
第2章 纤维缠绕规律分析及线型设计 23
2.1 缠绕规律分类 23
2.2 螺旋缠绕规律分析 25
2.2.1 相关术语解释 26
2.2.2 相关计算公式 27
2.2.3 用标准线法分析螺旋缠绕规律 27
2.2.4 切点法描述螺旋缠绕规律 32
2.3 缠绕工艺设计 45
2.3.1 内压容器的结构选型 45
2.3.2 缠绕类型的选择 48
2.3.3 强度设计 49
2.3.4 缠绕张力制度设计 52
2.3.5 缠绕线型设计 54
第3章 缠绕成型设备及生产工艺 57
3.1 缠绕设备 58
3.1.1 缠绕机的自由度概念 58
3.1.2 缠绕机的类型 59
3.1.3 缠绕设备部件 74
3.2 缠绕制品及其应用 78
3.2.1 缠绕制品的结构 78
3.2.2 缠绕制品的应用 80
3.2.3 典型缠绕制品 83
3.3 纤维缠绕生产工艺 89
3.3.1 缠绕用纤维 90
3.3.2 缠绕用树脂体系 91
3.3.3 芯模或内衬的制造 92
3.3.4 浸胶方法及浸胶量的控制 96
3.3.5 张力控制 100
3.3.6 纱片宽度及缠绕速度 103
3.3.7 固化制度 103
第4章 纤维缠绕成型工艺模型 106
4.1 热化学模型 106
4.2 纤维运动子模型 108
4.3 应力应变子模型 112
4.3.1 初始纤维张力引起的应力和应变 112
4.3.2 纤维张力变化引起的应力和应变 116
4.3.3 热膨胀或收缩和化学变化引起的应力和应变 118
4.3.4 总的应力和应变 121
4.3.5 总的纤维张力和纤维位置 121
4.3.6 芯轴与复合材料的分离 121
4.4 气泡活动子模型 122
4.4.1 气泡的形成 122
4.4.2 气泡体积的变化 123
4.4.3 气泡的移动 124
4.5 强度子模型 125
4.6 固化过程模型的数值解法 127
第5章 内固化工艺及其优化 128
5.1 内固化成型工艺原理 128
5.2 复合材料固化过程基本模型 129
5.2.1 热传导方程 129
5.2.2 环氧树脂固化反应动力模型 130
5.3 有限元计算公式 132
5.3.1 空间域上的离散 133
5.3.2 时间域上的离散 134
5.3.3 牛顿-拉弗森算法 135
5.3.4 质量集中 136
5.3.5 自适应时间步控制 138
5.4 壳体内部温度、固化度和应力应变分析 139
5.5 芯模加热过程的模型描述 144
5.5.1 蒸汽湍流模型 144
5.5.2 蒸汽相变模型 144
5.5.3 固流耦合的动力学模型 145
5.5.4 边界条件 145
5.6 芯模内部蒸汽流动和传热分析 146
5.6.1 压力分布 146
5.6.2 流场分布 146
5.6.3 温度分布 148
5.7 热芯缠绕工艺加温历程优化 150
5.7.1 模型建立和材料属性 151
5.7.2 缠绕过程数值模拟分析 152
5.7.3 缠绕过程加温历程的优化 154
5.7.4 基于优化加温历程的壳体内部多场分析 155
5.8 热芯缠绕过程芯模轴向温度分布优化 157
5.8.1 流场分析 158
5.8.2 温度场分析 160
5.8.3 综合分析 161
第6章 缠绕成型工艺最新进展 162
6.1 原材料方面的进展 162
6.2 工艺方面的进展 163
6.2.1 多工艺复合化 164
6.2.2 热塑性树脂缠绕工艺应用多元化 166
6.2.3 新型固化技术 166
6.2.4 连续缠绕玻璃钢管道生产工艺 167
6.3 设备方面的进展 167
6.3.1 CAD/CAM技术应用前景广阔 168
6.3.2 成型设备与机器人结合 168
6.3.3 新型缠绕装备及技术 169
参考文献 174