一种碳纤维复合材料缠绕管件扭转刚度设计及校核方法技术

本申请属于复合材料结构设计与分析领域，特别涉及一种碳纤维复合材料缠绕管件扭转刚度设计及校核方法。包括如下几个阶段：(1)数据准备阶段，基于复合材料的基本力学性能参数，结合经典复合材料力学基本原理绘制出虚拟缠绕管件等效剪切模量G

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维复合材料缠绕管件扭转刚度设计及校核方法


[0001]本申请属于复合材料结构设计与分析领域，特别涉及一种碳纤维复合材 料缠绕管件扭转刚度设计及校核方法。

技术介绍

[0002]传统的复合材料缠绕管件扭转刚度设计及计算分析多依赖于有限元 计算，建模过程繁琐，计算效率低。基于经典层压板理论进行刚度等效 时亦需要大量复杂的矩阵运算，工程设计分析效率低。

技术实现思路

[0003]为了解决上述工程设计分析效率低的问题，本申请提供了一种简单 实用的确定方法。
[0004]本申请公开了一种碳纤维复合材料缠绕管件扭转刚度设计及校核方 法，包括如下几个阶段：
[0005](1)数据准备阶段，共分为六个步骤：
[0006]步骤一：准备某种复合材料的基本力学性能参数，至少包含纵向模 量E1，横向模量E2，面内泊松比μ
12
和剪切模量G
12
；
[0007]步骤二：基于上述基本力学性能参数，计算出复合材料单向板弹性 矩阵Q(该矩阵为复合材料力学中的基本弹性矩阵，可参照任意复合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料缠绕管件扭转刚度设计及校核方法，其特征在于，包括如下几个阶段：(1)数据准备阶段，共分为六个步骤：步骤一：准备某种复合材料的基本力学性能参数，至少包含纵向模量E1,横向模量E2，面内泊松比μ
12
和剪切模量G
12
；步骤二：基于上述基本力学性能参数，计算出复合材料单向板弹性矩阵Q(该矩阵为复合材料力学中的基本弹性矩阵，可参照任意复合材料力学书籍)，其中：料力学中的基本弹性矩阵，可参照任意复合材料力学书籍)，其中：Q
66
＝G
12
，步骤三：准备由
±
θ两种缠绕角度组成的虚拟缠绕管件，其厚度为h，如图1所示；步骤四：将铺层角度θ值从0
°
逐渐增加到90
°
，中间取一系列离散值，根据经典层压板理论，计算出每一个离散角度值所对应的虚拟缠绕管件的面内刚度矩阵A及其逆矩阵S,面内刚度矩阵A的计算方法可参见复合材料力学书籍，面内刚度矩阵A及其逆矩阵S的特征在于均为3
×
3矩阵；3矩阵；3矩阵；步骤五：根据矩阵S计算出每一组虚拟缠绕管件的等效剪切模量G
xy
，G
xy
采用以下公式计算；步骤六：绘制虚拟缠绕管件等效剪切模量G
xy
随缠绕角度
±
θ的变化历程曲线，如图2所示，其特征在于，对于一种复合材料都具有一条这样的变化曲线，该曲线将用于后续的缠绕管件的快速设计及刚度校核。(2)刚度设计阶段，已知缠绕管件扭转刚度W
T
的指标值初始内径d、外径D及管件长度L，计算满足刚度要求的缠绕角度，使得共由三个步骤：步骤一：按照以下公式计算圆管剖面极惯性矩I
p
；
步骤二：按照以下公式计算所需的等效剪切模量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳博，张增元，
申请(专利权)人：西安科为智通复合材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：