缠绕张力对复合材料缠绕结构材料强度的影响规律研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20220828.010

复合材料科学与工程 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (8): 70-74.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220828.010

缠绕张力对复合材料缠绕结构材料强度的影响规律研究

杜友耀^1,2, 邓春志³, 常鑫^4*, 徐自力⁵, 张映明³, 高跃³

1.西安交通大学航空航天学院力学博士后流动站,西安710049;
2.卧龙控股集团股份有限公司博士后工作站,绍兴312000;
3.卧龙电气驱动集团股份有限公司,绍兴312000;
4.中南大学轻合金研究院,长沙410083;
5.西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室,西安710049

收稿日期:2021-09-10 出版日期:2022-08-28 发布日期:2022-09-27
通讯作者: 常鑫(1988-),男,博士,讲师,主要从事复合材料力学方面的研究,xinchang@csu.edu.cn。
作者简介:杜友耀(1988-),男,博士,主要从事高速永磁电机复合材料护套力学行为方面的研究。
基金资助:
工业装备分析国家重点实验室开放基金(GZ20108)

Study on the influence of winding tension on the strength of filament winding composite materials

DU You-yao^1,2, DENG Chun-zhi³, CHANG Xin^4*, XU Zi-li⁵, ZHANG Ying-ming³, GAO Yue³

1. Mechanical Postdoctoral Workstation of School of Aerospace of Xi′an Jiaotong University, Xi′an 710049, China;
2. Postdoctoral Workstation of Wolong Holding Group Co., Ltd., Shaoxing 312000, China;
3. Wolong Electric Group Co., Ltd., Shaoxing 312000, China;
4. Light Alloy Research Institute of Central South University, Changsha 410083, China;
5. State Key Laboratory for Strength and Vibration of Mechanical Structures, School of Aerospace, Xi′an Jiaotong University, Xi′an 710049, China

Received:2021-09-10 Online:2022-08-28 Published:2022-09-27

摘要/Abstract

摘要： 采用张力缠绕工艺制作的复合材料护套是预防高速永磁电机转子永磁体在离心力载荷下破坏的有效途径。本文针对复合材料缠绕结构缠绕张力对其材料强度影响的多因素竞争关系,设计并开展了不同张力缠绕复合材料NOL(Naval Obdnance Laboratory)环强度实验、缠绕结构固化残余应力实验,获得了缠绕张力对复合材料的材料强度、缠绕结构残余应力的影响规律,分别采用混合率和代表体元方法建立了缠绕张力影响及纤维体分比变化规律的纤维缠绕材料拉伸强度理论估测方法,阐释了缠绕张力导致复合材料强度影响机理,为缠绕复合材料结构选择合适的缠绕张力范围提供了参考。

关键词: 纤维缠绕复合材料, 缠绕张力, 残余应力, 强度

Abstract: The composite sleeve made by tension winding is an effective way to prevent the damage of permanent magnet of rotor for high-speed permanent magnet motor. In this paper, the strength of NOL ring made by different winding tensions and the curing residual stress of winding composite structure were experimentally studied, in order to study on the influence of winding tension on the strength of composite material. The effects of winding tension on the material strength of composites and the residual stress of winding structure were found. The theoretical estimation method of tensile strength for filament winding materials considering the influence of winding tension and the variation law of fiber volume fraction was established. The mechanism of the influence of winding tension on the strength of composite material was found. A reference for choosing appropriate winding tension for winding composite structures was provided.

Key words: filament wound composites, winding tension, residual stress, strength

中图分类号:

TB332

杜友耀, 邓春志, 常鑫, 徐自力, 张映明, 高跃. 缠绕张力对复合材料缠绕结构材料强度的影响规律研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(8): 70-74.

DU You-yao, DENG Chun-zhi, CHANG Xin, XU Zi-li, ZHANG Ying-ming, GAO Yue. Study on the influence of winding tension on the strength of filament winding composite materials[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2022, 0(8): 70-74.

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