固定体壳体与复合材料联合结构CAE分析.doc

节选段落一：
对于α角度偏轴方向的单层板刚度系数，平面应力状态下主要的四个公式如下：
 
 
将纤维缠绕封头部分整体地视为参考轴与主轴一致的正交异性体后，复合材料壳体的复合模量和泊松比可近似按以下公式计算：
 
其中，是第I层偏轴刚度矩阵， hi是单层厚度， Es为纵向弹性模量，Eθ是环向弹性模量。
通过单层板的试验，得到复合材料单层板参数，通过公式1～3确定不同缠绕角下的复合材料壳体的参数。然后将壳体封头分段（如图4），并相对于每段定义相应局部坐标系，然后将不同分段对应不同角度下的参数代入到模型中。


节选段落二：
2.2 非线性有限元基本理论
 
    k：单元的刚度矩阵
    K：总体刚度矩阵
    ：等效应变
    f：相邻单元对该单元作用的节点力
    q：节点的体积力和面积力的矢量和
3 有限元分析模型
3.1 建模
建立较准确的固定体壳体联合结构模型，是得到准确固定体壳体应力分布的前提；建立三维循环对称结构有限元模型如图1所示，将准确的边界条件、合理的简化、螺栓与螺孔间隙、螺栓预紧力、准确的复合材料性能参数、网格的规整都引入到结构模型中，最小化计算引起的精度问题。


节选段落三：
图16中，7.4MPa下，得到平均固定体壳体转角为1.26°；计算得到的固定体壳体法兰转角为1.48°。可以看出，试验和计算结果吻合较好，曲线增长的规律性和幅值基本一致，但是在2MPa和3MPa时计算固定体壳体的法兰转角有一个突起。
4.5 固定体壳体应力分布
图15  4点应变对比
 
图16 转角对比图
 
图17 去除螺孔的Von Mises应力
从位移、环向应变、转角等计算和试验对比，可以看出，数据基本一致，确定了计算分析的可行性和准确性；所以计算的固定体壳体应力值也较准确。图17固定体壳体最大应力为976MPa，在固定体壳体法兰转角位置。