复合材料在空军的应用

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划复合材料在空军的应用　　基于边界层理论复合材料压力容器可靠性分析　　一.绪论　　引言　　本课题的学术背景与研究意义　　复合材料压力容器(CompositeOverwrappedPressureVessel，COPV)，如图所示，是航空、航天等尖端的科技领域应用较成熟的先进的复合材料工程结构。它是由高强度连续纤维，如碳纤维、Kevlar纤维等，经聚合物基树脂浸渍后，在内衬上缠绕固化而成。COPV的结构示意图如图所示，一般由内衬、纤维增强层、纤维外缠绕层和防

2、冲击缓冲层构成。由于其具有比强度高、比模量大、可实现等强度设计、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能和耐高温性能优异以及便于大尺寸整体成型等显著优势，在航空航天、海洋工程、国防及交通等各领域的应用日益广泛　　.　　图复合材料压力容器成品试件目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　上世纪九十年代以来，国际上在复合材料领域，出台了许多研究和应用计划。例如:美国领先航空制造商和美国空

3、军材料实验室等制定的CAI计划(CompositesAffordabilityInitiative)和欧洲空中客车集团制定的TANGO(TechnologyApplicationtotheNear一TermGoalsandobjectives)计划。而据美国诺斯洛普公司估计，在研制阶段为改善可靠性所花费的每1美元，将可在以后的使用和保障费用方面节省30美元。世界各国力图在COPV高性能低成本设计、工艺的技术改进等方面取得突破，进而获得其军事应用与产业发展的先机。　　然而，传统结构设计和强度校核是基于确定性分析，也就是结构分析计算时不考虑其随机分布对结构强度与失效概

4、率的影响，而将各设计变量均视为确定量，简单地引进由经验确定的安全系数概念来笼统代替各种不确定性的综合影响。在实际工程中，材料的物理性能、几何尺寸及所受载荷都具有随机性，而这些都会影响对结构真实变形及其可靠性的评价。实践证明，确定性分析无法很好地解释结构变形与失效的分散性，更无法对结构可靠性做出客观准确的预报。况且即使采用很大安全系数，也无法保证该结构绝对不坏，反而导致成本的大幅度增长。　　可靠性分析在考虑各设计变量随机分布的基础上，将可靠性指标合理分配到结构设计的各个阶段，最终实现结构高性能、低成本和减重目标的统一。发展和完善COPV的可靠性设计理论和方法是其结构

5、设计的必然发展趋势之一。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　然而，对COPV进行可靠性的准确预报实际上十分复杂，涉及许多设计变量，而这些变量主要由以下因素所引起:①复合材料性能本身所固有的多相性、各向异性和非均质性;②COPV的制造工艺过程中存在大量不确定性因素，如缠绕线型、聚合物基体含量及固化制度仁固化温度、纤维张力、升温速度及恒温时间等;③COPV结构特性复

6、杂，主要包括纤维性能、树脂性能、纤维体积比、纤维缠绕角及其铺陈顺序等。　　目前，复合材料工程结构可靠性设计的理论还不成熟，专门针对COPV的可靠性分析与设计的相关文献也很少，需要进行大量的深入研究。本文首次将有矩的边界层理论与可靠性分析结合，给出更为合理的可靠性预测分析。　　复合材料层合壳体分析理论综述　　复合材料压力容器是典型的复合材料层合壳体结构。由于壳体存在曲率，造成几何形状的复杂性，与平板相比，平衡方程、几何方程和本构关系均大大复杂化，目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全

7、感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　使得壳体分析和计算要比板的分析困难很多。另外，在板的经典层合理论中认为材料的弹性性质沿板面不变;但对于一般铺层方式的复合材料壳体，除了圆柱壳外，一般很难使材料的弹性性质沿壳体表面完全均匀不变，这将更进一步增加分析的困难性。因此，目前复合材料层合壳体的理论分析工作主要集中在圆柱壳或扁壳等简单几何形状壳体，即便如此，其分析工作也没有复合材料层合板分析那样深入和充分。经典薄壳理论的基本假设为:①直法线假设:垂直于壳中面的直线仍垂直于变形后的中面;②壳的

8、厚度远小于