纤维缠绕复合材料壳体刚度衰减模型数值模拟

孟松鹤¹，陈辉²，杜善义¹，佟丽莉¹

(1.哈尔滨工业大学,复合材料研究所,哈尔滨,150001;
2.哈尔滨玻璃钢研究所,哈尔滨,150036)

摘要:应用微分几何理论,推导出纤维缠绕复合材料壳体的非测地线缠绕轨迹、包角方程及绕丝头运动方程,得到缠绕过程的动态仿真模拟数据.将封头处变化的缠绕角、厚度等实际工艺参数直接用于壳体结构的理论分析.采用叠层的增量本构关系,模拟层合板壳结构的损伤过程,建立了损伤后刚度衰减模型及刚度退化准则,并通过实验确定了刚度衰减系数.应用此模型对纤维缠绕复合材料压力容器进行了数值分析.结果表明:纤维缠绕复合材料压力容器封头处损伤会导致其弯曲刚度降低,这是影响轴向变形的重要因素.

关键词:复合材料; 刚度衰减; 损伤; 非测地线缠绕;

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