复合材料学报

作者：祖磊, 许辉, 张骞, 张桂明, 吴乔国, 耿洪波, 郭晓东, 胡海晓,

关键词：复合材料缠绕, 复合材料壳体, 封头补强, 分区优化, 渐进损伤,

针对<i>Ф</i>150 mm非等极孔复合材料缠绕壳体，开展了水压爆破试验研究，并通过建立基于三维Hashin失效准则的壳体精细化渐进损伤有限元模型，对壳体复合材料失效模式、爆破位置以及爆破压强进行了准确预测，以验证有限元模型的可靠性。以此为基础，根据壳体封头应力分布状态，建立了基于多岛遗传算法的封头分区补强优化模型，对补强层数和补强角度进行优化，揭示了不同分区补强角度及其耦合作用对封头纤维应力的影响机制，继而获得不同分区最优的补强角度及补强层数，并通过分区补强试验进行验证。结果表明，封头赤道圆至金属接头肩部区域补强角度对纤维应力的影响更为显著，宜采用小角度进行补强；而接头肩部至极孔范围内需采用较大角度分别对轴向和环向进行补强。通过分区补强水压爆破试验结果可知，壳体爆压提高了37.5%，壳体特性系数提高16.6%，说明该优化模型是准确且可靠的。

来源：2022年第7期

《复合材料学报》期刊编辑部

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