FWRP压力容器的可靠性设计研究

谢怀勤¹，沈军¹，侯涤洋²

(1.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨,150001;
2.哈尔滨玻璃钢研究院,哈尔滨,150036)

摘要:纤维缠绕聚合物基复合材料(FWRP)压力容器在航空航天及民用领域的应用是当前研究热点.减轻结构重量对于性能和成本都具有非常重要意义.为实现FWRP压力容器结构设计和安全评定的高目标,引入可靠性理论,应用统计学原理,基于应力-强度干涉模型,以同一失效概率为标准进行FWRP压力容器结构设计,以取代现应用的传统安全系数法设计.采用无碱无捻玻璃纤维-环氧树脂材料体系,应用同一缠绕工艺制备8个压力容器.试验得到纤维强度、缠绕角、几何尺寸、爆破压力等随机变量特征值.其结构可靠性设计值(纤维缠绕壁厚)与试验结果基本吻合,并显著小于常规设计值.将各设计变量随机分布特征值与压力容器结构设计相结合,实现安全与经济的有效统一,为可靠性设计在FWRP压力容器上的应用与发展提供了依据.

关键词:聚合物基复合材料; 纤维缠绕工艺; 压力容器; 可靠性设计;

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