碳纤维复合材料圆环拉伸力学性能研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20210628.010

复合材料科学与工程 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (6): 65-71.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20210628.010

碳纤维复合材料圆环拉伸力学性能研究

宋金鹏, 王金炜, 罗浩, 樊晓斌^*, 桂林

洛阳船舶材料研究所,洛阳 471023

收稿日期:2020-09-14 出版日期:2021-06-28 发布日期:2021-08-03
通讯作者: 樊晓斌(1982-),男,学士,高级工程师,研究方向为树脂基复合材料,fan1212@163.com。
作者简介:宋金鹏(1993-),男,硕士,工程师,研究方向为树脂基复合材料。
基金资助:
中央军委装备与发展部预先研究项目(41422010302);国家国防科技工业局基础科研项目(JCKY2017207A003);国家国防科技工业局基础产品创新科研项目(JK180303)

STUDY ON THE PERFORMANCE OF STRETCHING MECHANICS OFCARBON FIBER REINFORCED COMPOSITE RING

SONG Jin-peng, WANG Jin-wei, LUO Hao, FAN Xiao-bin^*, GUI Lin

Luoyang Ship Material Research Institute, Luoyang 471023, China

Received:2020-09-14 Online:2021-06-28 Published:2021-08-03

摘要/Abstract

摘要： 制备了几种典型碳纤维复合材料圆环,并开展了拉伸性能试验,得到了其破坏强度和主要失效模式。基于有限元理论和复合材料各向异性特征,建立了复合材料储能飞轮力学模型,对已知材料性能参数和转子主要形状尺寸的储能飞轮转子进行有限元分析,得出了其应力和位移分布云图以及破坏强度和失效模式,与试验结果吻合较好。在此基础上,基于有限元模型优化出在某一定转速条件下转子的径向应力、环向应力和径向位移分布,并研究了其分布规律。该方法为复合材料飞轮的结构优化及设计提供了参考。

关键词: 飞轮储能系统, 碳纤维复合材料, 圆环, 拉伸性能, 应力分布

Abstract: Several typical carbon fiber reinforced composite rings were manufactured and their stretching performance were tested. The tension strength and the typical failure mode were obtained. The composite materials can be applied to flywheel, which can reinforce mechanical behavior of energy storage flywheel and increase kinetic energy storage efficiency perunitmass. The mechanical model of composite energy storage flywheel is built based on the orthotropic elastic solid basic theory and the finite element theory. The distribution of radial and circumferential stresses as well as the radial displacement were analyzed, and the curve of the distribution has been drawn out. Also, the tension strength and the failure mode were obtained, which agreed well with the experimental results. Moreover, the distruibution of radial and circular stress, and radial displacement were caculated by the analytical model. The developed method provides a good reference for optimum and design of flywheel structure.

Key words: flywheel energy storage system; carbon fiber reinforced composite; ring; tension properties; stress distribution

中图分类号:

TB332

宋金鹏, 王金炜, 罗浩, 樊晓斌, 桂林. 碳纤维复合材料圆环拉伸力学性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(6): 65-71.

SONG Jin-peng, WANG Jin-wei, LUO Hao, FAN Xiao-bin, GUI Lin. STUDY ON THE PERFORMANCE OF STRETCHING MECHANICS OFCARBON FIBER REINFORCED COMPOSITE RING[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2021, 0(6): 65-71.

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STUDY ON THE PERFORMANCE OF STRETCHING MECHANICS OFCARBON FIBER REINFORCED COMPOSITE RING

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