不等极孔椭球类容器的纤维缠绕研究

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近年来,复合材料纤维缠绕技术已广泛应用于运输、化工、航空航天和水下工程等领域。复合材料纤维具有结构稳定、重量较轻和抗化学腐蚀性主要特点。纤维优越的性能特点给人类生活中的各个方面提供了方便。本文主要对复合材料纤维缠绕不等极孔椭球类容器进行研究,分析压力容器纤维缠绕的应力及变形,最终得到满足强度要求的不等极孔椭球类容器的优化结果。  首先,依据纤维稳定缠绕的原理,推导出不等极孔椭球类容器稳定缠绕的条件。运用微分几何知识,推导椭球类曲面上纤维稳定缠绕的不滑移及均匀布满条件。  其次,根据不等极孔椭球体非测地线缠绕的几何特点,设计了其线型模式,推导出非测地线缠绕的微分方程,并且利用MATLAB语言进行仿真模拟,证明该线型的可行性。  接着,通过分析回转壳体的应力,并且依据蔡一吴失效准则,研究不等极孔椭球容器非测地线缠绕在内压作用下的应力及变形。  复合材料纤维缠绕要求容器在体积最大并且质量最小的情况下,能够承受最大爆破压强。因此运用序列二次规划的优化算法,对不等极孔椭球类容器非测地线缠绕的初始缠绕角、缠绕厚度和缠绕质量等主要缠绕参数进行优化。  最后,探究不等极孔椭球容器非测地线缠绕的丝嘴运动方程,为今后的应用提供参考价值。  
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