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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
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