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大张力缠绕碳纤维复合材料飞轮转子结构设计研究

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大张力缠绕碳纤维复合材料飞轮转子结构设计研究

作者：惠鹏武汉理工大学

学位级别：硕士

复合材料飞轮储能系统具有储能密度高、质量轻、效率高、寿命长、无污染等特点,从众多储能技术中脱颖而出。碳纤维复合材料具有较高的比强度、比刚度以及不产生高频涡流损耗等特点,成为制作飞轮转子轮缘的首选材料。无张力缠绕工艺制作... 详细信息

复合材料飞轮储能系统具有储能密度高、质量轻、效率高、寿命长、无污染等特点,从众多储能技术中脱颖而出。碳纤维复合材料具有较高的比强度、比刚度以及不产生高频涡流损耗等特点,成为制作飞轮转子轮缘的首选材料。无张力缠绕工艺制作的复合材料飞轮转子径向强度较低,无法充分发挥复合材料高比强度的特性。多环过盈装配技术能够有效改善转子径向应力分布,但机加工和过盈装配极易导致复合材料层产生损伤、开裂、毛刺、崩块及分层等缺陷。大张力缠绕成型技术不仅能改善飞轮转子径向应力分布,还能避免装配工艺对复合材料层的损伤。因此,研究大张力缠绕技术制备高性能复合材料飞轮转子具有重要的意义。本文针对高速飞轮转子对材料的要求选择合适的材料,测试了铝合金、环氧树脂浇铸体以及三种类型纤维与树脂复合后的基本力学性能,为解析分析和数值仿真分析提供基本的材料参数。基于平面应力假设建立了轴对称飞轮转子的解析模型,推导出大张力缠绕成型过程和高速旋转时飞轮转子的应力应变表达式。分析了在30000 RPM工作转速下张力制度、材料搭配和材料厚度分配对转子应力分布的影响,确定了最佳张力制度和三种复合材料层的厚度。借助ANSYS有限元软件建立复合材料飞轮转子三维模型,采用等效温度场法模拟缠绕张力,采用单元生死法和重启动技术实现逐层缠绕和分层固化,创建接触单元保证径向应力的有效传递。分析了制备过程和高速旋转时转轴和轮毂的等效应力分布及各材料接触面的压应力分布。针对初始设计方案存在的不足,优化轮毂结构及改进转轴和轮毂的连接方式来改善飞轮转子应力分布。综合解析分析和数值仿真分析结果,获得了飞轮转子的最佳结构和缠绕工艺参数。该复合材料飞轮转子的工作转速下的储能密度为49.7 Wh/kg。采用大张力缠绕技术制备了四个薄壁复合材料飞轮转子试验件,使用应变片和薄膜压力传感器测试了制备过程轮毂径向应变及轮毂和轮缘接触面的压应力变化趋势。得到的测试值与解析值及仿真值基本一致,本文建立的有限元模型具有较高的准确性,适用于大张力缠绕复合材料飞轮转子数值仿真分析。最后,依据飞轮转子几何结构和工艺参数制备了复合材料飞轮转子样件。

关键词：复合材料纤维缠绕飞轮转子大张力高速旋转

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大张力冷轧卷取机卷筒设计及有限元计算

一重技术 2014年第2期 11-13页

作者：韩林芳一重集团大连设计研究院有限公司助理工程师辽宁大连116600

介绍大张力冷轧卷取机卷筒的结构特点,对其主要参数进行计算,利用ANSYS软件对卷筒的主要零件进行有限元分析,为大张力冷轧卷取机卷筒的设计提供理论依据。

关键词：大张力卷筒有限元

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大张力状态下锚链切割的方案优化分析

中国石油和化工标准与质量 2020年第18期40卷 138-139页

作者：山钦徐卫星田阿龙赵强深圳海油工程水下技术有限公司广东深圳518067

锚链切割作业在海洋工程领域是比较常见的水下作业,一般分为静态切割和带张力切割两种情况,可由ROV(水下机器人)或者潜水员携带切割锯完成相关作业内容。本文结合实际,就某中水浮筒回收作业中R O V在大张力状态下锚链切割的方案进行优... 详细信息

锚链切割作业在海洋工程领域是比较常见的水下作业,一般分为静态切割和带张力切割两种情况,可由ROV(水下机器人)或者潜水员携带切割锯完成相关作业内容。本文结合实际,就某中水浮筒回收作业中R O V在大张力状态下锚链切割的方案进行优化分析,如何提高大张力状态下锚链切割的作业效率,以为类似的海洋工程施工提供借鉴。

关键词：海洋工程锚链切割水下机器人大张力

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大张力卷取机的研制及关键技术

中国设备工程 2010年第1期 43-45页

作者：寇汉萍余光明钟毅武汉钢铁股份有限公司湖北武汉430080

介绍了大张力卷取机的优点,以及在研制过程中形成的关键技术。

关键词：大张力卷取机关键技术

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大张力卷取机的研制及关键技术

武钢技术 2009年第6期47卷 27-29页

作者：寇汉萍余光明钟毅武钢科学技术协会湖北武汉430080

介绍国内卷取机生产的发展概况,重点介绍大张力卷取机的优点,以及在研制过程中形成的关键技术,具有推广应用前景。

关键词：大张力卷取机关键技术

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适应大张力帘布压延的扩布装置改造

橡胶技术与装备 1998年第1期24卷 35-36,6页

作者：叶元清杭州中策橡胶(股份)有限公司

文章对压延张力增大后，还需对弧形扩布器进行改造的必要性和具体改造经验作了介绍。经实际使用证明，经改造后的扩布装置能承受大张力压延帘布的作用，保证了压延联动线正常生产；能满足压延帘布扩幅工艺要求，提高压延帘布质量，降低... 详细信息

文章对压延张力增大后，还需对弧形扩布器进行改造的必要性和具体改造经验作了介绍。经实际使用证明，经改造后的扩布装置能承受大张力压延帘布的作用，保证了压延联动线正常生产；能满足压延帘布扩幅工艺要求，提高压延帘布质量，降低了胶帘布的消耗。

关键词：大张力扩布辊帘子布压延设备技术改造

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雪津：高端质量的巨大张力

福建质量技术监督 2005年第9期 10-11页

作者：官军

引言:9月1日,福建雪津啤酒被国家质检总局授予"中国名牌"称号.此前,福建雪津啤酒有限公司刚刚摘取了国家环保最高成就奖--"国家环境友好企业"称号,成为全国酿酒行业和福建省工业企业首家获此殊荣的企业.一双金牌,双重荣誉,雪津在业界连... 详细信息

引言:9月1日,福建雪津啤酒被国家质检总局授予"中国名牌"称号.此前,福建雪津啤酒有限公司刚刚摘取了国家环保最高成就奖--"国家环境友好企业"称号,成为全国酿酒行业和福建省工业企业首家获此殊荣的企业.一双金牌,双重荣誉,雪津在业界连创佳绩的奥秘何在?

关键词：国家环境友好企业大张力质量高端国家质检总局福建省有限公司工业企业酿酒行业

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高速大张力冷轧带钢卷取机的开发及应用

冶金设备 2012年第3期 42-45页

作者：计江徐利璞刘云飞尤磊中国重型机械研究院有限公司陕西西安710032 西安交通大学陕西西安710049

介绍了成功开发并应用于国内某冷轧厂1780mm单机架六辊UCM型可逆冷轧机组中的卷取机,其最大卷取速度为1260m/min,最大卷取张力为360kN。在不增加电机功率的情况下,通过设置液压换挡机构改变卷取机减速箱速比,实现一条机组完成普碳钢和... 详细信息

介绍了成功开发并应用于国内某冷轧厂1780mm单机架六辊UCM型可逆冷轧机组中的卷取机,其最大卷取速度为1260m/min,最大卷取张力为360kN。在不增加电机功率的情况下,通过设置液压换挡机构改变卷取机减速箱速比,实现一条机组完成普碳钢和不锈钢混合轧制时不同道次的张力卷取。阐述了该卷取机的开发思路、主要结构特征和主要力能参数核算等。该设备自投入生产以来,运行稳定可靠,各项技术性能指标均达到了设计要求,完全满足生产需要,为同类设备的开发提供了参考。

关键词：可逆冷轧机组张力卷取机高速大张力

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可逆式20辊冷轧机用于大张力,薄规格轧制

太钢译文 2000年第3期 49-51页

作者：夏秋星