纤维缠绕聚合物基复合材料(FWRP)压力容器以其比强度与比模量高、耐腐蚀、可实现等强度设计等优异性能,在国防高科技、民用领域得到广泛应用。目前,FWRP压力容器国内外都应用传统的安全系数法设计,而国内外的FWRP压力容器设计标准仅给出了安全系数范围,并未给可靠度指标。传统安全系数设计方法没有解决随机性问题,存在主观性强科学性差经济性低的弊端。本课题通过试验、FOSM法及Monde Carlo模拟,
纤维缠绕聚合物基复合材料(FWRP)压力容器以其比强度与比模量高、耐腐蚀、可实现等强度设计等优异性能,在导弹航空航天及民用领域得到广泛应用。目前国内外,FWRP压力容器都应用传统的安全系数法设计,而国内外的FWRP压力容器设计标准仅给出了安全系数范围,并未给可靠度指标。传统结构设计都是基于确定性设计,亦即将各设计变量视为确定量,而不考虑随机分布对结构强度与失效概率的影响。存在主观性强科学性差经济性低的弊端。本项研究,通过大量试验获得材料性能和压力容器制品等各种基本设计变量的随机分布统计特征。将制造工艺优化(缠绕张力制度、固化制度)引入可靠性设计与分析。根据可靠性数学原理、经典层合壳体理论和刚度衰减模型、Tsai-Wu失效准则,建立CFRP压力容器可靠性分析极限状态方程。运用基于MATLAB的Monde Carlo方法,编制了可靠性分析数值模拟软件。完成了对CFWRP压力容器结构失效演变过程和可靠性预测的数值模拟。模拟得到的影响结构功能的量化因素等结果得到了试验验证。研究成果对此类复合材料产品研发、生产与应用都具有理论和实践指导意义。