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燃料电池是当今世界公认的最有应用前景的新型能源之一,也是我国科技攻关的重中之重。燃料电池结构材料优化设计和制造是其急需解决的关键技术之一。本项目旨在研究燃料电池结构材料设计与加工中遇到的一系列工艺力难题,特别是寻找材料内部和表面残余应力的产生和释放原理地及规律。对加速燃料电池的开发研究具有重要的实际意义。
批准号 |
10272028 |
项目名称 |
燃料电池复合材料结构设计与制造中的力学问题 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
A0806 |
项目负责人 |
吴承伟 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
大连理工大学 |
研究期限 |
2003-01-01 至 2005-12-31 |
支持经费 |
28(万元) |
1、什么是氢燃料电池 氢燃料电池是当前为保护环境各国积极发展的一种新型的能源电池,它的基本原理是:以氢气和氧气为原料,通过电化学反应直接产生电能,运行时产生的温度一般不超过80℃,反应后的产物只有水。...
氢燃料电池发电的基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阴极和阳极,氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阳极。 氢燃料电池与普通电池的区别主要在于:干电池、蓄电池是一...
氢氧燃料电池(中性介质) 正极:O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 负极:2H2 - 4e- → 4H+ 总反应式:2H2 + O2 == 2H2O氢氧燃料电池(酸性介质) 正极:...
复合材料结构设计(2)
复合材料结构设计基础 练习题 1 练习题 一填空 1、复合材料的重要特点是(结构)设计与(材料)设计同时进行。 2、研究复合材料的强度和刚度时的基本假设有: (1) 假设层合板是(连续)的; (2)假设单向层合板是(均匀)的,多向层合板是分段均匀的; (3) 假设限于单向层合板是(正交各向异性)的:即认为单向层合板具 有两个相互垂直的弹性对称面; (4) 假设限于层合板是(线弹性)的:即认为层合板在外力作用下产生 的变形与外力成正比关系,且当外力移去后,层合板能够完全恢复其原 来形状; (5) 假设层合板的变形(很小)。 3、复合材料单层(正交各向异性材料)基本强度指标包括: Xt——纵向拉伸强度; Xc—— 纵向压缩强度; Yt——横向拉伸强度; Yc—— 横向压缩强度; S——面内剪切强度。 4、对正交各向异性材料,当载荷作用在非材料主方向时,正交各向异 性性能常常导致(耦合)效应。
燃料电池复合材料结构螺纹孔联接的应力分析
在现代燃料电池、航空航天领域中大量使用各种复合材料。为了联接和固定这些复合材料的各个子结构和各类传感器等,燃料电池和航空航天复合材料在结构上经常采用大量的螺纹联接。利用有限元程序(ANSYS)分析了中厚板复合材料螺钉联接部的应力场,给出了螺纹牙的载荷分布图,研究了螺钉直径、复合材料的纤维体分比(体积分数比)、以及螺钉与复合材料之间的摩擦系数对螺纹牙根部圆角处的最大拉应力的影响。
本书为“国防科工委十五规划教材”,主要介绍了复合材料结构力学与复合材料结构设计的相关内容。复合材料结构力学,它从简单结构件的角度来分析复合材料结构的力学性能,把层压材料作为分析问题的起点。其分析方法以各向异性弹性力学方法为主,同时采用有限元素法、有限差分法、能量变分法等方法。复合材料结构设计部分以飞机复合材料结构为对象,以大量国内外最新研究成果和资料为基础,以结构设计流程为主线,对结构设计要求、设计原则和设计方法做了全面、系统、完整的阐述,以期达到指导复合材料飞机结构设计的目的。
全书内容包括复合材料结构力学与飞机复合材料结构设计两部分。复合材料结构力学部分从各向异性体弹性力学基本方程出发,论述了复合材料层合梁、层压板以及层合壳结构在各种不同铺层形式下的弯曲、屈曲问题的一般求解方法,内容由浅入深,注重基础理论。飞机复合材料结构设计部分详细介绍了复合材料结构设计原则和设计方法,层压板与层压构件设计,连接设计,耐久性/损伤容限设计方法,以期达到指导复合材料飞机结构设计的目的。
全书在内容编排上循序渐进,力求深入浅出,主要作为高等院校本科生及研究生的教学用书,也可作为从事复合材料飞机结构设计与分析工程技术人员和研究人员的参考书。
《复合材料力学与结构设计》是在参考1991年华东化工学院出版社《复合材料结构设计》和2001年化学工业出版社《复合材料结构设计》的基础上,根据这些年来复合材料结构设计的发展以及专业教学的实际需要,同时参阅了大量的国内外有关文献资料和最新科研成果,并结合作者长期从事教学、科研和设计的实践经验新编了《复合材料力学与结构设计》。该书的基本特点如下:
1、注重创新能力的训练和培养,重点阐明经典的基本原理、设计思想以及分析问题与解决问题的方法。使教材在奠定基础、注重经典、把握方法的同时加大开放性、探索性和拓展性的功能。
2、注重科学性和先进性。在保持核心内容与关键方法的同时,书中编纂了比较成熟且能反映本课程发展前沿的内容,介绍了国内外最新科研成就和发展方向,还融入了编者的理论研究成果和设计经验,各章均有其独特之处并能自成体系,做到既有比较完整的理论基础,又力求内容稳定、简洁实用。
3、强调理论联系实际和工程设计能力的训练,重视实践能力的培养。在介绍结构设计理论时,从工程设计角度出发,按照最新的先进标准,较详细地介绍了几类典型复合材料产品的设计和制造;同时还编写了较多的例题、习题、思考题和图表,便于阅读和练习。
4、内容由浅入深、循序渐进、思路清晰,系统性较强,易于自学。在叙述时从学生已掌握的材料力学基础知识出发,开拓复合材料力学的基本概念;用各向同性材料结构的分析与设计方法来开拓各向异性复合材料结构的分析与设计;力求力学、设计、材料及其制备的紧密结合。
第1章复合材料结构分析
1.1各向异性体弹性力学基本方程
1.2具有弹性对称性的几种典型情况
1.3弹性力学问题的一般解法
第2章复合材料梁
2.1复合材料层压梁
2.2复合材料板梁
2.3复合材料薄壁梁
第3章层压薄板的弯曲、屈曲及弯曲有限元分析
3.1层压板的弯曲基本方程
3.2正交各向异性板的弯曲间题
3.3一般层压板的弯曲
3.4夹芯板的弯曲
3.5层压板弯曲有限元分析
3.6层压板的屈曲基本方程
3.7正交各向异性矩形层压平板的屈曲分析
3.8一般矩形层压平板的屈曲分析
第4章复合材料层压壳及弯曲有限元分析
4.1壳体内力与变形的关系
4.2层压圆柱壳的基本方程
4.3用工程壳体理论求解圆柱壳的弯曲
4.4层压壳弯曲有限元分析
第5章复合材料结构设计总论
5.1概述
5.2复合材料在飞机结构中的应用
5.3复合材料结构设计要求与一般原则
5.4复合材料结构设计、验证方法及特点
5.5结构设计选材与设计许用值
第6章层压板与层压构件设计
6.1层压板与层压结构
6.2层压板设计
6.3层压壁板设计
6.4层压件开口区设计
第7章复合材料连接设计与修理
7.1机械连接设计
7.2机械连接的静力分析
7.3胶接连接设计
7.4结构的修理
第8章复合材料结构耐久性/损伤容限设计
8.1复合材料损伤、断裂、疲劳性能及耐久性/损伤容限设计特点
8.2耐久性/损伤容限设计方法
8.3提高结构耐久性/损伤容限的特殊设计技术
8.4损伤容限分析和疲劳特性概述
8.5湿热、雷电、腐蚀环境的设计考虑
参考文献