Finite Element Analysis of Fiber-Reinforced Composite Over-Wrap Pressure Vessels

摘要

L'emergence de materiaux composites comme renforts structurels offre la possibilite de gains de poids importants dans la conception de reservoirs. Cela est du aux proprietes hautement specifiques des stratifies composites. La presente etude considere les capacities de renforcement par divers stratifies composites; elle considere la precision de solutions elements finis dans la prediction de la pression de rupture de premiere couche, comparee aux methodes analytiques. Un simple reservoir cylindrique ferme aux extremites par des hemispheres est tout d'abord analyse dans le but de comparer les performances des stratifies carbone-epoxy-AS4/3501, carbone-epoxy-T-300 et verre-epoxy-E comme renfort autour d'un revetement d'aluminium. L'une des analyses suit la Theorie Calssique de La-minage, tandis que l'autre est faite par un modele d'elements finis construit en utilisant ANSYS. Une prediction de la rupture est calculee a partir de la solution analytique et comparee aux solutions elements finis. Les pressions de rupture de premiere couche (FPFP) sont determinees grace a l'application des criteres de Contrainte Maximale, Tsai-Hill et Tsai-Wu aux contraintes du stratifie, determinees pour les solutions analytiques et FEM. On considere le niveau de concordance entre les methodes classiques et le modele FEM.