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Optimal Design of Filament-Wound Composite Toroids

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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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