本文關(guān)鍵詞：碳纖維復(fù)合材料輥軸式涂膠輥裝置設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：復(fù)合材料在其組成結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性能及加工工藝等方面與金屬、工程材料之類的傳統(tǒng)材料有明顯區(qū)別，其力學(xué)性能與之相比也呈現(xiàn)出自身的特性。復(fù)合材料本質(zhì)為各向異性更為明顯的多相組成材料，這些材料通常表現(xiàn)為物理化學(xué)性能較為優(yōu)越并且材料內(nèi)部界面分布均勻，因此復(fù)合材料所呈現(xiàn)的材料性能能明顯優(yōu)于其組成材料，同時(shí)組合成的復(fù)合材料具備一些特有的材料性能，，通過對(duì)不同材料的重組加工能達(dá)到優(yōu)化組成材料的剛度、強(qiáng)度、彈性模量等。歐美發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)90年代初期就探索性地將碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸運(yùn)用在汽車、船舶、工業(yè)系統(tǒng)傳動(dòng)系中。與傳統(tǒng)的金屬工程材料相比，碳纖維復(fù)合材料所具備的強(qiáng)度、剛度較高，碳纖維層合板耐酸腐蝕以及纖維良好的延展性而具備的位移補(bǔ)償能力，質(zhì)量較輕而便于優(yōu)化金屬結(jié)構(gòu)布局等特點(diǎn)。隨著碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用研究的進(jìn)一步探索，碳纖維復(fù)合材料將具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文針對(duì)碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件運(yùn)進(jìn)行復(fù)合材料經(jīng)典力學(xué)理論進(jìn)行基礎(chǔ)性研究，并分別從應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系在單層材料中的關(guān)系、單層板及層合板柔度和剛度計(jì)算、各向異性復(fù)合材料強(qiáng)度理論計(jì)算等確立了適用于本課題復(fù)合材料涂膠輥結(jié)構(gòu)裝置設(shè)計(jì)與計(jì)算的理論方法。最后運(yùn)用蔡-吳張量準(zhǔn)則為強(qiáng)度校核標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算層合板破壞強(qiáng)度極限。 在確立了復(fù)合材料有限元理論分析有效性的基礎(chǔ)上，運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS確立了適用于本課題的計(jì)算方法，運(yùn)用該軟件對(duì)設(shè)計(jì)的涂膠輥進(jìn)行靜力學(xué)、模態(tài)等方面的分析，比對(duì)分析結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果，得出有限元軟件分析結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果相近。在確立了復(fù)合材料厚度的前提下，分析不同鋪層角度、比例的涂膠輥模型的應(yīng)力分布和該輥體扭轉(zhuǎn)性能的影響，選擇最佳的鋪層方案。完成了對(duì)涂膠輥的有限元分析，發(fā)揮復(fù)合材料的比模量和比剛度特性，在有限的設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)，得出相應(yīng)的方案。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合材料 層合板 涂膠輥 ANSYS
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TB332;TH122
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 碳纖維復(fù)合材料國內(nèi)外應(yīng)用及研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 應(yīng)用現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 課題研究目的和內(nèi)容15-17
• 第2章 碳纖維復(fù)合材料理論設(shè)計(jì)基礎(chǔ)17-31
• 2.1 復(fù)合材料基本力學(xué)性能17-18
• 2.2 復(fù)合材料基本構(gòu)造及制法18-19
• 2.3 復(fù)合材料加工方法19-21
• 2.4 復(fù)合材料輥軸設(shè)計(jì)力學(xué)基礎(chǔ)21-25
• 2.4.1 單層復(fù)合材料應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系21-22
• 2.4.2 單層復(fù)合材料應(yīng)力轉(zhuǎn)軸公式22-24
• 2.4.3 層合板面內(nèi)工程彈性常數(shù)24
• 2.4.4 層合板剛度矩陣24-25
• 2.4.5 層合板柔度矩陣25
• 2.5 正交各向異性單層材料強(qiáng)度理論25-29
• 2.5.1 最大應(yīng)力理論25-26
• 2.5.2 最大應(yīng)變理論26
• 2.5.3 HILL-蔡強(qiáng)度強(qiáng)度26-28
• 2.5.4 蔡-吳張量理論28-29
• 2.6 層合板強(qiáng)度指標(biāo)29
• 2.7 本章小結(jié)29-31
• 第3章 碳纖維復(fù)合材料軸輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31-43
• 3.1 輥體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及靜力學(xué)分析31-37
• 3.1.1 碳纖維復(fù)合材料涂膠輥纖維厚度分析31-32
• 3.1.2 碳纖維復(fù)合材料涂膠輥纖維層數(shù)分析32
• 3.1.3 碳纖維層合板的鋪層設(shè)計(jì)32-37
• 3.1.3.1 碳纖維層合板鋪層原則分析32-33
• 3.1.3.2 碳纖維層合板鋪層角度分析33-36
• 3.1.3.3 碳纖維層合板強(qiáng)度極限分析36-37
• 3.2 碳纖維復(fù)合材料涂膠輥纖維鋪層方案37-38
• 3.3 碳纖維復(fù)合材料涂膠輥校核38-41
• 3.3.1 涂膠輥許用應(yīng)力值計(jì)算38-40
• 3.3.2 涂膠輥臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算40-41
• 3.3.3 涂膠輥剪切應(yīng)力計(jì)算41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第4章 基于 ANSYS 軟件的復(fù)合材料涂膠輥有限元分析43-60
• 4.1 研究背景43
• 4.2 有限單元法分析簡介43-45
• 4.3 復(fù)合材料模型建立45-49
• 4.3.1 單元類型選擇45-48
• 4.3.2 定義材料層疊結(jié)構(gòu)48-49
• 4.3.3 失效準(zhǔn)則定義49
• 4.4 復(fù)合材料涂膠輥表面鋪層結(jié)構(gòu)有限元分析49-54
• 4.4.1 定義單元機(jī)材料常數(shù)49-50
• 4.4.2 定義復(fù)合材料涂膠輥失效參數(shù)50-51
• 4.4.3 定義復(fù)合材料涂膠輥層疊結(jié)構(gòu)51
• 4.4.4 復(fù)合材料涂膠輥求解分析51-54
• 4.5 復(fù)合材料涂膠輥線性靜力分析54-55
• 4.6 復(fù)合材料涂膠輥模態(tài)分析55-57
• 4.7 本章小結(jié)57-58
• 4.8 碳纖維復(fù)合材料涂膠輥制作與實(shí)驗(yàn)58-60
• 4.8.1 靜扭實(shí)驗(yàn)58
• 4.8.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析58-59
• 4.8.3 復(fù)合材料涂膠輥使用效果分析59
• 4.8.4 本章小結(jié)59-60
• 第5章 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 本文總結(jié)60-61
• 5.2 不足與展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-64
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文64-66
• 致謝66

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本文編號(hào)：423591