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不等极孔纤体组配弧形压力容器的构造预设和工效

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2012-5-14 8:27:03 人气: 标签:

  不等开口球形容器受力模型图中:P1=PR21R2-R21(1)P2=PR24R23-R24(2)以球体的赤道线为准将壳体分为两个半球体,参照文献(1)可以得到球壳任何一点Rx处的张力分布,球壳的径向张力:N1(x)=PR2(1-R21R2x)+N(x)(3)N1(x)=PR2(1-R24R2x)+N(x)(4)其中N(x)和N(x)是分别由P1和P2分别引起的径向张力,N(x)=N(x-1)R2x-1R2x+RP1(R2x-R2x-1)2R2x(5)N(x)=N(x-1)R2x-1R2x+RP4(R2x-R2x-1)2R2x(6)球壳的纬向张力:N2(x)=PR2(1-R21R2x)(7)N2(x)=PR2(1-R24R2x)(8)根据公式18可以绘制出的壳体张力分布示意图,从图上可以看出,从球体两端分别计算的经不等极孔球形容器的张力分布示意图向张力在赤道处是相等的,但是,从球体两端分别计算的纬向张力N2和N2在赤道圆处存在突变,而实际上在球体赤道附近的应力应是连续变化的,不应存在纬向张力的突变。若以赤道线为基点向两侧分别进行纬向张力的加权平均,即:N2(x)=12(9)N2(x)=12(10)根据公式9和公式10可以得到加权平均后的张力分布图。

  不等极孔球形容器的加权张力示意图将单极孔球形容器以赤道线为基准分为两部分,一端看作是等极孔球形容器的一半,另一端为完整球形的一半,分别采用等极孔球体和完整球体的受力分析方法,并将纬向张力进行加权平均,即:N2(x)=12(11)N2(x)=12根据上述公式还可以得到单极孔球形容器的张力分布图,如所示。

  单极孔球形容器张力分布图3不等极孔球形压力容器的结构铺层设计与计算为不等极孔球形容器的轨迹图,通过前面的介绍我们已经知道,在球体最大圆以外进行缠绕时,因受纤维滑线的限制,不等极孔的偏差角很小。

  不等极孔壳体纤维轨迹图根据文献(1)介绍的方法可以得到大极孔端球体表面上任意一点纤维的抗力为:T1(x)=2MWFf(x)Rx1-R20R21-R20R2x(13)T2(x)=2MWFf(x)RR20R3x1-R20R21-R20R2x(14)当Rx=R0时,纬向抗力为:T2(x)=2MWFf(x)R1-R20R22R0W0(15)其中:F每束纤维的抗力;M缠绕时的纱团数;W纤维在赤道线上垂直纤维方向的前进量;W0纤维展纱宽度;f(x)纤维强度发挥系数的位置函数;f(x)=f1-(f1-f2)(2-sin-1(R1R))(16)式中:f1为纤维在极孔处的强度发挥系数f2为纤维在赤道处的强度发挥系数小极孔端球体表面上任意一点纤维的抗力为:T1(x)=2MWFf(x)RRx1-R20R21-R20R2x(17)T2(x)=2MWFf(x)RR20R3x1-R20R21-R20R2x(18)当Rx=R0时,纬向抗力为:T2(x)=2MWFf(x)R1-R20R22R0W0(19)式中f(x)=f3-(f3-f2)(2-sin-1(R3R))(20)其中:f3为纤维在小极孔端的强度发挥系数以赤道线为基点向两侧分别进行加权平均,即大、小口端的经、纬向抗力分别为:T1(x)=12(21)T1(x)=12(22)T2(x)=12(23)T2(x)=12(24)当使用计算机程序进行计算时,可以将赤道线两端的经线距离分别以计算步长S和S划分出n和n个计算点,如果一端从第m点起,纬向抗力低于该点的纬向张力,或者经向抗力等于该点的经向张力,则以该点作为该端新的包络圈等待缠绕,若该端的经向抗力小于该点的径向张力,则应以该点的前一点为新的包络圈;同样方法可以确定另一端第m点为新的包络圈,两端包络圈确定后即可进行该层次的铺层设计。

  i不等极孔球形压力容器的性能根据以上的分析与计算方法,可以对各种不等极孔球形压力容器进行结构设计。在球形压力容器研究中,先后研制过多种规格的不等极孔和单极孔球形容器,其性能指标达到较高水平,为部分不等极孔球形容器的性能数据。0为一铝内衬碳纤复合材料球形容器的水压爆破前后的状态。根据容器的爆破形式,通过调整特征点的纤维强度发挥系数和各项工艺参数的调整,即可以达到球形容器的结构优化设计。

  

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