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學術論文
> Optimal Design of Filament-Wound Composite Toroids
Optimal Design of Filament-Wound Composite Toroids
Optimal Design of Filament-Wound Composite Toroids
資料類型:
PDF文件
關鍵詞:
Composite
pressure
vessels
Filament
winding
Toroids
Geodesic
winding
Classical
資料大小:
432K
所屬學科:
分子表征
來源:
2009’ SAMPE中國國際先進材料與工藝技術展覽會(10.28-10.30,天津)
簡介:
Compositetoroidshaveemergedasanattractivealternativeinmanyindustrialfieldswherespace-saving,weightreductionandnon-driftofcenterofmassarerequired.Thispaperaimstodeterminetheoptimalwindingtrajectoriesforgeodesicallyoverwoundtoroidalpressurevessels,andtodemonstratethefavorableperformanceofthepresentdesignmethod.Withtheaidofthecontinuumtheoryandthegeodesicwindinglaw,theequationsthatdeterminetherequiredwindingtrajectoriesontorusarederived.Thegeneralcriteriaforavoidingfiberbridgingonatorusareformulated,basedondifferentialgeometry.Next,theinitialwindingangleandthethicknessattheequatorareconsideredasthedesignvariables,whiletheminimumstructuralmassactsastheobjectivefunction.Theoptimalgeodesictrajectories,correspondingtovariousrelativebendingradii,aredeterminedtoevaluatetheeffectonthestructuralperformanceoftoroids.ThestressfieldismodeledusingclassicallaminationtheoryandtheTsai-Wutensortheoryisemployedasthefailurecriterionforanindividuallayer.Resultsshowthattheoptimizationalgorithmisefficientandconvergenttostablesolutionswhiletheoptimalwindingpathobtaineddoessatisfytherequirementsforthemanufacturingprocess.Resultsalsoindicatethatfilament-woundtoroidsdesignedusingthepresentmethodshowbetterperformance,mainlytriggeredbymaximumutilizationofthelaminatestrengthascomparedtoconventionalgeodesics-basedtoroids.Therecommendeddesign-orientedmethodcaneasilybeappliedduringpreliminarydimensioningandoptimizationoffilament-woundtoroidalpressurevessels.
作者:
Lei Zu, Sotiris Koussios and Adriaan Beukers
上傳時間:
2009-11-10 15:09:15
下載次數:
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