發(fā)布時間：2021-09-08 13:28

　　玻璃鋼是纖維增強復合材料,其因導熱率低、密度低等優(yōu)點被運用于低溫工程,玻璃鋼螺紋連接結構已成為低溫工程中起抗壓支撐作用的重要構件。由于螺紋連接部位是承載的關鍵部位,研究在低溫環(huán)境下玻璃鋼螺紋連接的承載能力和可靠性,對低溫工程結構設計具有指導意義。本文以某大型低溫性能實驗艙的支撐構件為應用目標,采用理論分析、仿真分析與試驗分析相結合的方法,研究玻璃鋼纖維增強復合材料的螺紋連接結構在-196℃環(huán)境下的承載能力和影響因素。主要研究內容如下:1.在分析已有纖維增強復合材料本體強度理論的基礎上,選用最大應力理論作為玻璃鋼螺紋連接強度計算和失效判斷的依據;通過對螺紋連接部位的理論受力分析,分析了玻璃鋼螺紋的變形形式,并推導出各變形公式;結合傳熱分析理論和熱彈性結構分析了低溫環(huán)境下玻璃鋼螺紋連接承載的熱力耦合過程。2.對環(huán)氧層壓玻璃鋼本體材料分別進行低溫力學性能和熱性能參數(shù)測試試驗,獲得了玻璃鋼纖維增強復合材料在低溫-196℃條件下的性能參數(shù),包括拉伸強度、彈性模量、泊松比、剪切強度、熱膨脹系數(shù)等,為仿真分析模型的建立提供準確的材料基礎參數(shù)。3.建立了一種基于Abaqus的低溫下玻璃鋼螺紋連接承載的... 

【文章來源】：湘潭大學湖南省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

低溫性能實驗艙絕熱系統(tǒng)結構

諳宋?灘惴較潁?ＡЦ種С胖?牟牧掀灘閌疽饌既繽?1.3 所示。（a）主視圖 （b）俯視圖圖 1.3 層壓玻璃鋼支撐柱材料鋪層示意圖1.3 國內外研究動態(tài)1.3.1 玻璃鋼的材料性能研究在低溫條件下，玻璃鋼的材料性能包括基本物理性能、力學性能以及熱性能三個方面。其中，用于表征玻璃鋼基本物理性能參數(shù)主要為密度，力學性能參數(shù)包括拉伸強度、壓縮強度、彈性模量、泊松比、剪切強度及模量，熱性能參數(shù)包括比熱容、熱膨脹系數(shù)、導熱系數(shù)，通過測試試驗獲取玻璃鋼的各項性能指標，可以為低溫環(huán)境下玻璃鋼有限元模擬提供參考依據。目前已有相關學者研究了玻璃鋼的部分基本特性，并測試了其部分參數(shù)。孫衛(wèi)娟[5]通過室溫和井溫條件下的拉伸試驗得到了纖維纏繞角度為 45°的纏繞玻璃鋼在室溫和井溫下的極限抗拉強度和軸向彈性模量。周祝林[6]通過三點外伸梁彎曲法測量了常溫下層壓玻璃鋼的層間剪切模量。黃家康、張春堂[7]對單向纖維的模壓玻璃鋼、纏繞玻璃鋼的低溫 77K 和常溫狀態(tài)下的抗壓強度和導熱系數(shù)。陳曉燕[8]利用穩(wěn)態(tài)法測試了玻璃鋼在-180℃~-170℃之間的導熱系數(shù)。上海交通大學的徐列[9]對無磁玻璃鋼這類多層復合材料在-120℃~20℃之間的線膨脹系數(shù)進行了試驗測量。張小蘋[10]運用理論計算法對玻璃鋼的密度進行了估算。美國國家標準局的 M.B.Kasen[11]和 Schramm.R.E[12]、牛津大學 Rutherford 實驗室的纖維鋪層方向支撐柱軸向纖維層面纖維鋪層方向

豎直向下的拉力 Fi+2的作用；內螺紋上的第 i 個牙受到第 i-1 個牙的豎直向下壓力 Fi-1的作用以及第 i+1 個牙豎直向上的壓力 Fi+1的作用，第 i+1 個牙受到i個牙的豎直向下的壓力Fi的作用以及第i+2個牙豎直向上的壓力Fi+2的作用。含外螺紋的柱 1 在軸向力的作用下發(fā)生了拉伸變形，載荷通過嚙合的螺紋牙傳至內螺紋，內螺紋則發(fā)生了軸向的壓縮變形。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于高階剪切理論的復合材料格柵夾層板彎曲特性[J]. 李華東,周振龍,陳國濤.  復合材料學報. 2019(12)
[2]螺紋制作工藝對高壓玻璃鋼油管連接性能的影響研究[J]. 李厚補,高瓏,劉浪,劉宏峰,戚東濤.  玻璃鋼/復合材料. 2018(12)
[3]玻璃鋼材料拉伸力學性能試驗研究[J]. 李燕,吳競.  綠色環(huán)保建材. 2018(12)
[4]連通孔道結構復合材料基本性能的有限元模擬[J]. 周虹麗.  化工管理. 2018(35)
[5]低溫對玻璃鋼復合材料拉伸性能影響[J]. 蘆麗麗,祁文軍,王良英,陳海霞.  哈爾濱理工大學學報. 2018(04)
[6]用自制電熱溫控杯測定海波比熱容及相變潛熱的研究[J]. 俞永年.  湖州師范學院學報. 2018(06)
[7]油套管特殊螺紋接頭密封性能的有限元分析[J]. 劉源,紀愛敏,李塹,支佩,樊鑫業(yè),許才斌.  機械設計與制造工程. 2017(06)
[8]玻璃鋼注水管柱螺紋接頭受力分析研究[J]. 陳朋剛,史鵬濤.  新疆石油天然氣. 2017(02)
[9]分數(shù)階廣義熱彈性理論下中空柱熱彈性分析[J]. 朱海陶,萬永平.  應用力學學報. 2017(02)
[10]燃氣流作用時間對玻璃鋼層間剪切強度的影響[J]. 胡黎明,楊嬌萍,黨海燕,張志勇,袁以晟.  玻璃鋼/復合材料. 2017(03)

博士論文
[1]高壓天然氣非金屬玻璃鋼管承載能力與應用研究[D]. 南發(fā)學.西南石油大學 2011
[2]纖維復合材料低溫強沖擊適用性研究[D]. 劉康.上海交通大學 2007

碩士論文
[1]內凸式螺紋管管程流動與傳熱過程數(shù)值模擬研究與熵產特性分析[D]. 陳嘉璐.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]自適應蓮子剝殼去心一體機設計與研究[D]. 譚澤華.湘潭大學 2016
[3]樹脂混凝土與鋼之間界面剪切性能研究[D]. 周新偉.武漢理工大學 2015
[4]高強度螺栓的應力分析及結構疲勞強度優(yōu)化[D]. 林曉龍.東北大學 2012
[5]大冶鐵礦玻璃鋼錨桿支護的應用研究[D]. 鄒常富.武漢科技大學 2012
[6]油井管接口螺紋力學行為和磁化過程研究[D]. 姚榮榮.中國石油大學 2008
[7]金屬環(huán)件熱輾擴宏微觀變形三維熱力耦合有限元分析[D]. 歐新哲.西北工業(yè)大學 2007



本文編號：3390869