一种复合材料压力容器的制造方法

摘要

一种复合材料压力容器的制造方法，涉及复合材料压力容器的制造方法。它包括以下步骤：步骤1、将冲压和保压工装与内衬连接，在内衬中冲入一定压力的空气使内衬膨胀变形，充气后金属内衬的内压通过公式计算确定；步骤2、内衬呈保压状态进行纤维复合材料的缠绕加工；步骤3、缠绕结束后移入固化炉，进行旋转加热固化；步骤4、固化结束并自然冷却后，缓慢放出内部空气卸除压力，使内衬的弹性收缩与缠绕时的压应力及复合材料的固化收缩相抵消，并与复合材料层间发生剥落分离。本发明能够降低自紧过程中所需的内应力，减少复合材料层的膨胀变形率，从而降低复合材料层的纤维断裂率，保证复合材料较高的总体性能。

主权项

一种复合材料压力容器的制造方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤1、将冲压和保压工装与内衬连接，在内衬中冲入一定压力的空气使内衬膨胀变形，充气后金属内衬的内压P₀通过以下公式计算确定：对于柱形压力容器，通过公式（1）至（4）计算；对于环形压力容器，几何上可看作圆环形截面绕一固定轴旋转一周得到，计算公式与柱形压力容器相同，即通过公式（1）至（4）计算；${ϵ}_j=(1.1~1.2)\times {ϵ}_f---\left(1\right)$${\sigma }_H=\frac{P_0·R}{t}---\left(2\right)$${\sigma }_Z=\frac{P_0·R^2}{t^2+2R·t}---\left(3\right)$${ϵ}_j=\frac{1}{E}({\sigma }_H+\mu ({\sigma }_z+{\sigma }_J))---\left(4\right)$其中ε_j为金属内衬发生最大弹性变形方向的变形率，ε_f为复合材料的固化收缩率， P₀为充气后金属内衬的内压，R为金属内衬的内腔半径，t为金属内衬的内腔壁厚，σ_H为柱形压力容器金属内衬的环向应力，或环形压力容器圆环形截面上任一表面点处的切线方向，σ_Z为柱形压力容器金属内衬的轴向应力，或环形压力容器圆环形截面上任一表面点处的旋转方向，σ_J为金属内衬的径向应力，对于压力容器σ_J=0，μ为泊松比，E为弹性模量；对于球形压力容器，通过公式（5）至（7）计算：${ϵ}_j=(1.1~1.2)\times {ϵ}_f---\left(5\right)$${\sigma }_H={\sigma }_Z=\frac{P_0·R^2}{t^2+2R·t}---\left(6\right)$${ϵ}_j=\frac{1+\mu }{E}·{\sigma }_H---\left(7\right)$其中ε_j为金属内衬发生最大弹性变形方向的变形率，ε_f为复合材料的固化收缩率， P₀为充气后金属内衬的内压，R为金属内衬的内腔半径，t为金属内衬的内腔壁厚，σ_H为金属内衬的环向应力，σ_Z为金属内衬的轴向应力，σ_J为金属内衬的径向应力，对于压力容器σ_J=0，μ为泊松比，E为弹性模量；步骤2、内衬呈保压状态进行纤维复合材料的缠绕加工；步骤3、缠绕结束后移入固化炉，进行旋转加热固化；步骤4、固化结束并自然冷却后，缓慢放出内部空气卸除压力，使内衬的弹性收缩与缠绕时的压应力及复合材料的固化收缩相抵消，并与复合材料层间发生剥落分离。