[发明专利]碳纤维缠绕复合材料圆筒的三维热-结构耦合分析方法

权利要求书

1.一种碳纤维缠绕复合材料圆筒的三维热-结构耦合分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101：在有限元分析软件ANSYS中建立碳纤维缠绕复合材料的整体有限元分析模型；

S102：对S101建模得到的立体模型进行网格划分；

S103：在外表面施加对流载荷，并在边界上施加位移约束和温度边界条件；

S104：求解所述S103得到的模型进行热传导求解和应力求解。

2.根据权利要求1所述的碳纤维缠绕复合材料圆筒的三维热-结构耦合分析方法，其特征在于：

所述S102中，所述网格划分具体包括：采用20节点三维实体耦合单元，每个节点包括3个位移自由度和1个节点温度自由度。

3.根据权利要求1所述的碳纤维缠绕复合材料圆筒的三维热-结构耦合分析方法，其特征在于：

所述S102中，所述网格划分还包括：取所述立体模型身管轴向15°模型进行三维网格离散，并在周向面上进行周向对称约束。

4.根据权利要求1～3任一项所述的碳纤维缠绕复合材料圆筒的三维热-结构耦合分析方法，其特征在于：

所述碳纤维缠绕复合材料包括用于航空航天、能源输送、压力容器、汽车工业等领域的复合材料。

5.根据权利要求4所述的碳纤维缠绕复合材料圆筒的三维热-结构耦合分析方法，其特征在于：

所述碳纤维缠绕复合材料的原料组分按重量份计，包括：碳纤维30～50重量份、高分子聚合物3～5重量份以及金属13～18重量份。

6.根据权利要求5所述的碳纤维缠绕复合材料圆筒的三维热-结构耦合分析方法，其特征在于：

所述高分子聚合物选自聚丙烯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚苯醚和聚砜中的一种或多种；

所述金属选自镁、铜、镧、锰、铕和铝中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的碳纤维缠绕复合材料圆筒的三维热-结构耦合分析方法，其特征在于：

所述碳纤维缠绕复合材料的原料组分按重量份计，包括：碳纤维38～45重量份、高分子聚合物3～4重量份以及金属15～18重量份。

8.根据权利要求7所述的碳纤维缠绕复合材料圆筒的三维热-结构耦合分析方法，其特征在于：

所述碳纤维缠绕复合材料的原料组分按重量份计，包括：碳纤维43重量份、聚丙烯1重量份、聚碳酸酯1重量份、聚砜1重量份以及镁3重量份、铕2重量份、锰9重量份以及铝2重量份。

9.权利要求1～7任一项所述的分析方法在圆筒型工程构件的三维热-结构耦合性能分析中的应用。