復(fù)合材料在空軍的應(yīng)用

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1、為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場安保新項(xiàng)目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃復(fù)合材料在空軍的應(yīng)用　　基于邊界層理論復(fù)合材料壓力容器可靠性分析　　一.緒論　　引言　　本課題的學(xué)術(shù)背景與研究意義　　復(fù)合材料壓力容器(CompositeOverwrappedPressureVessel，COPV)，如圖所示，是航空、航天等尖端的科技領(lǐng)域應(yīng)用較成熟的先進(jìn)的復(fù)合材料工程結(jié)構(gòu)。它是由高強(qiáng)度連續(xù)纖維，如碳纖維、Kevlar纖維等，經(jīng)聚合物基樹脂浸漬后，在內(nèi)襯上纏繞固化而成。COPV的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，一般由內(nèi)襯、纖維增強(qiáng)層、纖維外纏繞層和防

2、沖擊緩沖層構(gòu)成。由于其具有比強(qiáng)度高、比模量大、可實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)、抗疲勞性能好、耐腐蝕性能和耐高溫性能優(yōu)異以及便于大尺寸整體成型等顯著優(yōu)勢，在航空航天、海洋工程、國防及交通等各領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛　　.　　圖復(fù)合材料壓力容器成品試件目的-通過該培訓(xùn)員工可對(duì)保安行業(yè)有初步了解，并感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水平，并確保其在這個(gè)行業(yè)的安全感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場安保新項(xiàng)目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃　　上世紀(jì)九十年代以來，國際上在復(fù)合材料領(lǐng)域，出臺(tái)了許多研究和應(yīng)用計(jì)劃。例如:美國領(lǐng)先航空制造商和美國空

3、軍材料實(shí)驗(yàn)室等制定的CAI計(jì)劃(CompositesAffordabilityInitiative)和歐洲空中客車集團(tuán)制定的TANGO(TechnologyApplicationtotheNear一TermGoalsandobjectives)計(jì)劃。而據(jù)美國諾斯洛普公司估計(jì)，在研制階段為改善可靠性所花費(fèi)的每1美元，將可在以后的使用和保障費(fèi)用方面節(jié)省30美元。世界各國力圖在COPV高性能低成本設(shè)計(jì)、工藝的技術(shù)改進(jìn)等方面取得突破，進(jìn)而獲得其軍事應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先機(jī)?！　∪欢瑐鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核是基于確定性分析，也就是結(jié)構(gòu)分析計(jì)算時(shí)不考慮其隨機(jī)分布對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與失效概

4、率的影響，而將各設(shè)計(jì)變量均視為確定量，簡單地引進(jìn)由經(jīng)驗(yàn)確定的安全系數(shù)概念來籠統(tǒng)代替各種不確定性的綜合影響。在實(shí)際工程中，材料的物理性能、幾何尺寸及所受載荷都具有隨機(jī)性，而這些都會(huì)影響對(duì)結(jié)構(gòu)真實(shí)變形及其可靠性的評(píng)價(jià)。實(shí)踐證明，確定性分析無法很好地解釋結(jié)構(gòu)變形與失效的分散性，更無法對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性做出客觀準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。況且即使采用很大安全系數(shù)，也無法保證該結(jié)構(gòu)絕對(duì)不壞，反而導(dǎo)致成本的大幅度增長。　　可靠性分析在考慮各設(shè)計(jì)變量隨機(jī)分布的基礎(chǔ)上，將可靠性指標(biāo)合理分配到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，最終實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)高性能、低成本和減重目標(biāo)的統(tǒng)一。發(fā)展和完善COPV的可靠性設(shè)計(jì)理論和方法是其結(jié)構(gòu)

5、設(shè)計(jì)的必然發(fā)展趨勢之一。目的-通過該培訓(xùn)員工可對(duì)保安行業(yè)有初步了解，并感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水平，并確保其在這個(gè)行業(yè)的安全感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場安保新項(xiàng)目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃　　然而，對(duì)COPV進(jìn)行可靠性的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)實(shí)際上十分復(fù)雜，涉及許多設(shè)計(jì)變量，而這些變量主要由以下因素所引起:①復(fù)合材料性能本身所固有的多相性、各向異性和非均質(zhì)性;②COPV的制造工藝過程中存在大量不確定性因素，如纏繞線型、聚合物基體含量及固化制度仁固化溫度、纖維張力、升溫速度及恒溫時(shí)間等;③COPV結(jié)構(gòu)特性復(fù)

6、雜，主要包括纖維性能、樹脂性能、纖維體積比、纖維纏繞角及其鋪陳順序等?！　∧壳?，復(fù)合材料工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)的理論還不成熟，專門針對(duì)COPV的可靠性分析與設(shè)計(jì)的相關(guān)文獻(xiàn)也很少，需要進(jìn)行大量的深入研究。本文首次將有矩的邊界層理論與可靠性分析結(jié)合，給出更為合理的可靠性預(yù)測分析?！　?fù)合材料層合殼體分析理論綜述　　復(fù)合材料壓力容器是典型的復(fù)合材料層合殼體結(jié)構(gòu)。由于殼體存在曲率，造成幾何形狀的復(fù)雜性，與平板相比，平衡方程、幾何方程和本構(gòu)關(guān)系均大大復(fù)雜化，目的-通過該培訓(xùn)員工可對(duì)保安行業(yè)有初步了解，并感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水平，并確保其在這個(gè)行業(yè)的安全

7、感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場安保新項(xiàng)目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃　　使得殼體分析和計(jì)算要比板的分析困難很多。另外，在板的經(jīng)典層合理論中認(rèn)為材料的彈性性質(zhì)沿板面不變;但對(duì)于一般鋪層方式的復(fù)合材料殼體，除了圓柱殼外，一般很難使材料的彈性性質(zhì)沿殼體表面完全均勻不變，這將更進(jìn)一步增加分析的困難性。因此，目前復(fù)合材料層合殼體的理論分析工作主要集中在圓柱殼或扁殼等簡單幾何形狀殼體，即便如此，其分析工作也沒有復(fù)合材料層合板分析那樣深入和充分。經(jīng)典薄殼理論的基本假設(shè)為:①直法線假設(shè):垂直于殼中面的直線仍垂直于變形后的中面;②殼的

8、厚度遠(yuǎn)小于