●前言
第1章 緒論 1
1.1 纖維纏繞壓力容器的研究進展 1
1.2 纖維纏繞壓力容器的結構與材料 3
1.2.1 纖維纏繞壓力容器的結構 3
1.2.2 纖維纏繞壓力容器的材料 4
1.3 纖維纏繞成型工藝與裝備 6
1.3.1 纏繞成型工藝簡述 6
1.3.2 纏繞成型裝備簡述 9
第2章 纖維纏繞線型設計基礎 12
2.1 復合材料壓力容器的纏繞線型 12
2.1.1 測地線 13
2.1.2 非測地線 14
2.2 纏繞軌跡的穩定性 17
2.2.1 纖維受力特點 17
2.2.2 不架空條件 17
2.2.3 不滑線條件 18
2.3 線型設計與仿真軟件 19
2.3.1 國內設計仿真軟件 19
2.3.2 國外設計仿真軟件 20
第3章 纖維纏繞工藝參數設計基礎 24
3.1 纏繞張力 24
3.2 固化工藝及控制 27
3.3 大張力纏繞工藝 29
3.4 干法纏繞工藝參數設計與控制 32
3.4.1 預浸帶黏性表征 32
3.4.2 干法纏繞工藝窗口調控 35
第4章 復合材料層合板彈性力學基礎 38
4.1 單層板彈性力學基礎 38
4.1.1 復合材料彈性力學 38
4.1.2 正軸剛度 42
4.1.3 偏軸剛度 46
4.2 層合板彈性力學基礎 57
4.2.1 經典層合板理論 58
4.2.2 對稱層合板面內剛度 58
4.2.3 一般層合板剛度 69
4.3 層合板應力分析 80
第5章 復合材料強度理論 83
5.1 復合材料結構強度特點 83
5.1.1 層間強度 83
5.1.2 界面性能 83
5.2 經典失效準則 84
5.2.1 優選應力準則 84
5.2.2 優選應變準則 84
5.2.3 Tsai-Hill準則 85
5.2.4 Hoffman準則 85
5.2.5 Tsai-Wu張量準則 85
5.2.6 Hashin準則 86
5.2.7 Yamada-Sun準則 86
5.2.8 Puck準則 87
5.3 層間失效準則 88
5.3.1 優選應力準則 88
5.3.2 層間應力相互作用準則 88
5.3.3 Tong-Norris準則 88
5.3.4 二次分層失效準則 88
5.3.5 Ye分層準則 89
5.3.6 Camanho-Matthews層間失效準則 89
5.3.7 Tong層間失效準則 89
5.4 復合材料退化準則 89
5.4.1 Camanho-Matthews材料性能退化準則 90
5.4.2 Olmedo-Santiuste材料性能退化準則 90
第6章 纖維纏繞壓力容器的結構設計 91
6.1 基本力學性能測試 91
6.1.1 基於NOL環的基本力學性能測試 91
6.1.2 基於單向板的基本力學性能測試 95
6.2 芯模與內襯設計 97
6.2.1 芯模設計基礎 97
6.2.2 金屬內襯設計 101
6.2.3 非金屬內襯設計 103
6.3 封頭厚度預測 104
6.4 復合材料層設計 107
6.4.1 基於經典層合板理論的設計 108
6.4.2 筒身段網格理論 110
6.4.3 封頭段網格理論 112
6.4.4 材料-線型-結構一體化設計 114
第7章 纖維纏繞壓力容器的強度分析 115
7.1 內襯/芯模強度校核 115
7.1.1 內襯屈曲分析 116
7.1.2 內襯/芯模強度分析 123
7.2 復合材料纏繞層的強度校核 125
7.2.1 首層失效法 125
7.2.2 末層失效法 126
7.2.3 逐層失效法 126
7.3 封頭補強技術 127
7.3.1 補強方式 128
7.3.2 封頭精細化補強設計與仿真 129
第8章 典型纖維纏繞壓力容器的設計與分析 133
8.1 車載高壓儲氫氣瓶 133
8.1.1 金屬內襯儲氫氣瓶 133
8.1.2 非金屬內襯儲氫氣瓶 141
8.2 固體火箭發動機殼體 144
8.2.1 一般殼體 145
8.2.2 殼體尾噴一體化 148
8.3 錐形天線罩 152
8.3.1 表層光滑性設計 155
8.3.2 厚度均勻性設計 155
8.4 環形壓力容器 158
8.4.1 環形壓力容器纏繞的數學模型 158
8.4.2 纏繞成型控制 161
8.5 球形壓力容器 163
8.5.1 球形壓力容器纏繞規律 164
8.5.2 球形纏繞切點數對線型的影響 165
8.5.3 球形氣瓶應力預測分析 166
8.5.4 球形氣瓶纏繞實驗 167
8.6 高速飛輪轉子護套 167
8.6.1 飛輪轉子的工作原理及構造 168
8.6.2 飛輪轉子護套應變分析 169
8.6.3 轉軸與輪轂應變分析 169
8.6.4 復合材料纏繞層應力分析 170
8.6.5 飛分析 171
8.6.6 飛輪纏繞實驗 172
第9章 復合材料壓力容器監測及測試方法 173
9.1 復合材料壓力容器質量檢測 173
9.1.1 外觀檢測 173
9.1.2 實時在線監測技術 175
9.1.3 無損檢測技術 176
9.2 復合材料壓力容器水壓實驗 180
9.2.1 內壓實驗 180
9.2.2 疲勞實驗 182
9.2.3 爆破實驗 183
9.2.4 壓力實驗監測手段 184
參考文獻 189

纖維纏繞壓力容器在航空航天、船舶海洋、化學化工及現代交通等各個領域裝備中應用廣泛，已成為現代工業發展進步過程中不可或缺的裝備，世界各國無不將發展輕量化纖維纏繞復合材料壓力容器作為國家重點科研課題之一。《纖維纏繞壓力容器設計原理與方法》從纖維纏繞壓力容器設計與制造的相關基礎理論展開介紹，對復合材料壓力容器（包括高壓容器、固體火箭發動機殼體、錐形天線罩等）的設計方法、成型工藝、成型後壓力容器檢測方法及水壓爆破測試等進行重點闡述。