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芳纶纤维增强复合材料转子的有限元分析
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作者 李翀 宋以国 +2 位作者 王昊宇 张龙旺 王家友 《机械工程师》 2024年第2期15-18,23,共5页
转子是机械转动部件中的一种,存在于电动机、水轮机、风力发电机、飞轮储能系统等各种机电设备中。在飞轮储能系统中,转子的材料、形状等关键因素都会对系统的性能产生影响。文中以提高飞轮储能系统转子的转速为出发点,建立了复合材料... 转子是机械转动部件中的一种,存在于电动机、水轮机、风力发电机、飞轮储能系统等各种机电设备中。在飞轮储能系统中,转子的材料、形状等关键因素都会对系统的性能产生影响。文中以提高飞轮储能系统转子的转速为出发点,建立了复合材料转子的数字化模型,并且对芳纶纤维复合材料转子开展了有限元分析,确定了复合材料层数变化、过盈量变化等对轮毂和轮缘的径向应力、周向应力及转速的影响。数值模拟结果为芳纶纤维增强树脂基复合材料在复合材料飞轮中的应用提供了参考。 展开更多
关键词 复合材料转子 有限元分析 芳纶纤维 径向应力
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自起动永磁电机复合材料转子导条的优化 被引量:9
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作者 卢伟甫 赵海森 +1 位作者 刘明基 罗应立 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期1-6,共6页
为了获得较好的电机起动性能和抗退磁能力,对自起动永磁电机的复合材料转子导条进行优化。利用时步有限元法分析得到复合材料导条尺寸和合金材料本身的电磁特性对电机起动和运行性能的影响。以复合材料导条的尺寸和材料的电磁特性为设... 为了获得较好的电机起动性能和抗退磁能力,对自起动永磁电机的复合材料转子导条进行优化。利用时步有限元法分析得到复合材料导条尺寸和合金材料本身的电磁特性对电机起动和运行性能的影响。以复合材料导条的尺寸和材料的电磁特性为设计变量,以永磁电机的抗退磁能力为优化目标,同时以堵转转矩和堵转电流为约束条件进行优化。具体优化步骤为:先采用正交试验法进行试验条件设计,接着利用正交试验结果拟合出各项性能指标的二次响应面回归方程,并将其作为遗传算法的适应度函数,进行最优目标搜索。通过优化复合材料导条参数提高了永磁电机的抗退磁能力,取得了较高的堵转转矩和较低的堵转电流。 展开更多
关键词 复合材料转子导条 堵转转矩 堵转电流 抗退磁能力 正交试验 遗传算法
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复合材料转子环形开闭裂纹刚度的解析模型及特性研究
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作者 杨沫 轩浩 +3 位作者 熊伟 刘德政 秦涛 吕祎 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2022年第9期23-27,108,共6页
碳纤维复合材料传动轴作为一种新型高性能传动部件在制造过程中或受到碰擦时容易产生具有环形特征的裂纹。本文基于复合材料Layer-wise理论建立了复合材料转子环形开闭裂纹的刚度解析模型,该模型考虑了裂纹处铺层角度和顺序的影响,并且... 碳纤维复合材料传动轴作为一种新型高性能传动部件在制造过程中或受到碰擦时容易产生具有环形特征的裂纹。本文基于复合材料Layer-wise理论建立了复合材料转子环形开闭裂纹的刚度解析模型,该模型考虑了裂纹处铺层角度和顺序的影响,并且采用有限元模型进行了验证;通过对相同尺寸、不同铺层方案的复合材料裂纹转子的刚度对比分析。结论表明:本文提出的解析模型具有较好的计算精度;环形裂纹处0°铺层比例对转子刚度的影响较大,而环形裂纹处0°铺层顺序对刚度变化的影响很小,可忽略不计。 展开更多
关键词 复合材料转子 环形开闭裂纹 解析模型 铺层参数
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过盈装配的金属轮毂-复合材料飞轮转子 被引量:11
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作者 汤继强 张永斌 赵丽滨 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2639-2647,共9页
针对一种高储能密度超导磁悬浮储能飞轮,设计了一种由磁轴承、金属轮毂和3个复合材料圆环过盈装配而成的飞轮转子。通过加入金属轮毂来改善转子的应力分布、减小转子的径向应力,保证转子在高速转动状态下磁轴承和复合材料圆环之间的连... 针对一种高储能密度超导磁悬浮储能飞轮,设计了一种由磁轴承、金属轮毂和3个复合材料圆环过盈装配而成的飞轮转子。通过加入金属轮毂来改善转子的应力分布、减小转子的径向应力,保证转子在高速转动状态下磁轴承和复合材料圆环之间的连接强度。转子圆环之间通过过盈装配提供初始压应力,以避免转子在高速转动时发生分层破坏;采用平面应力解析法和有限元法建立转子的应力分析模型,研究了金属轮毂、复合材料圆环厚度和环间过盈量对转子应力分布和强度的影响。最后,提出了转子的优化设计方案。实验结果显示,转子的额定转速达到50 000r/min,储能总量为1 110Wh,储能密度达到40Wh/kg。研究结果表明:加入金属轮毂、增大复合材料外环的厚度以及中环和外环的环间过盈量,可以提高转子的强度、极限转速和储能密度。 展开更多
关键词 储能飞轮 复合材料转子 强度设计 应力分析 过盈配合
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超导磁悬浮复合材料储能飞轮转子优化设计 被引量:4
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作者 汤继强 张永斌 刘刚 《储能科学与技术》 CAS 2013年第3期185-188,共4页
为了提高储能飞轮的储能密度,设计了一种金属轮毂和3个复合材料圆环过盈装配的磁悬浮外转子飞轮;采用平面应力方法建立了转子的应力模型,以复合材料圆环的厚度和环间过盈量为优化变量,以储能量为优化目标,在强度约束条件下,通过序列二... 为了提高储能飞轮的储能密度,设计了一种金属轮毂和3个复合材料圆环过盈装配的磁悬浮外转子飞轮;采用平面应力方法建立了转子的应力模型,以复合材料圆环的厚度和环间过盈量为优化变量,以储能量为优化目标,在强度约束条件下,通过序列二次规划法对转子进行优化设计,将转子的极限转速从50000r/min提高到57797r/min,储能密度由40W·h/kg升高到53.8W·h/kg,储能量升高34.5%。该研究方法和结果可以为复合材料储能飞轮的设计、制造和优化提供依据。 展开更多
关键词 储能飞轮 复合材料转子 多学科优化设计 过盈配合
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复合材料飞轮研究进展 被引量:4
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作者 张振龙 高琳 《纤维复合材料》 CAS 2014年第2期56-58,共3页
本文对比了复合材料飞轮转子与金属材料飞轮转子的性能,指出复合材料比强度高、密度小等特点使其可以使飞轮具有更高的极限转速和储能能力。同时指出了复合材料各向异性的特点使得其垂直纤维方向强度低,限制了飞轮的最高转速。介绍了目... 本文对比了复合材料飞轮转子与金属材料飞轮转子的性能,指出复合材料比强度高、密度小等特点使其可以使飞轮具有更高的极限转速和储能能力。同时指出了复合材料各向异性的特点使得其垂直纤维方向强度低,限制了飞轮的最高转速。介绍了目前复合材料飞轮主要采用单层圆环飞轮和多层圆环飞轮2种结构形式。同时指出采用柔性树脂基体,改善树脂和纤维的界面粘结状态和增强树脂本身的强度也是提高复合材料径向强度的有效途径。 展开更多
关键词 复合材料飞轮 复合材料转子 飞轮转子 单层圆环飞轮 多层圆环飞轮 储能技术
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多层异构式复合材料飞轮的虚拟设计 被引量:2
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作者 张力 李雯 孟春玲 《计算机仿真》 CSCD 2004年第6期102-104,112,共4页
随着电子计算机技术的不断发展 ,虚拟设计与虚拟制造在机械制造业中所起的作用不断加重。该文基于美国ANSYS有限元处理软件 ,对复合材料飞轮转子进行虚拟设计。复合材料飞轮转子在高速旋转时 ,由于惯性力的作用 ,会产生较大的径向应力... 随着电子计算机技术的不断发展 ,虚拟设计与虚拟制造在机械制造业中所起的作用不断加重。该文基于美国ANSYS有限元处理软件 ,对复合材料飞轮转子进行虚拟设计。复合材料飞轮转子在高速旋转时 ,由于惯性力的作用 ,会产生较大的径向应力和环向应力。若飞轮转子的形状参数、材料参数给定 ,则飞轮在工作时发生断裂破坏只取决于其工作转速的大小(不考虑环境因素及其它意外情况 )。为了有效地避免飞轮转子因超过其极限转速而发生材料断裂破坏 ,本文通过利用AN SYS有限元处理软件的优化设计模块 ,对复合材料飞轮转子的极限转速做初步的预测 ,并给出飞轮转子在该极限转速下的应力分布情况 。 展开更多
关键词 虚拟设计 复合材料飞轮转子 有限元 极限转速 燃油发动机 极限转速 汽车
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A glucose biosensor based on direct electrochemistry of glucose oxidase immobilized onto platinum nanoparticles modified graphene electrode 被引量:1
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作者 LIU AiRong HUANG ShiMing 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS 2012年第7期1163-1167,共5页
The platinum nanoparticles were adsorbed on graphene oxide sheets and played an important role in catalytic reduction of graphene oxide with hydrazine, leading to the formation of graphene-Pt nanoparticles. Because of... The platinum nanoparticles were adsorbed on graphene oxide sheets and played an important role in catalytic reduction of graphene oxide with hydrazine, leading to the formation of graphene-Pt nanoparticles. Because of their good electronic properties, biocompatibility and high surface area, graphene-Pt based composites achieved the direct electron transfer of redox enzyme and maintained their bioactivity well. The graphene-Pt nanocomposites were characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) and selected area electron diffraction (SAED). The amperometric biosensor fabricated by depositing glucose oxidase over Nafion-solubilized graphene-Pt electrode retained its biocatalytic activity and has offered fast and sensitive glucose quantification. 展开更多
关键词 platinum nanoparticle glucose oxidase GRAPHENE BIOSENSOR
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