(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111259799.2 (22)申请日 2021.10.28 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 102206 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 尚耀星　姜超凡　李瑶　王业硕　 于天　焦宗夏　 (74)专利代理 机构 北京鼎承知识产权代理有限 公司 11551 代理人 王铭珠　柯宏达 (51)Int.Cl. G06F 30/25(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/00(2006.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 113/26(2020.01)G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 压力容器缠绕参数的确定方法、 可读存储介 质、 电子设备 (57)摘要 一种压力容器缠绕参数的确定方法， 包括： 基于压力容器力学模型和边界条件， 获得所有铺 层的应力函数、 应变函数和位移函数； 基于铺层 的应力函数、 应变函数、 位移函数结合压力容器 的强度失效准则组成失效因子、 径向变形量、 层 数与每层纤维角度的关系； 基于失效因子、 径向 变形量、 层数与每层纤维角度的关系， 通过优化 算法确定每层纤维角度。 本公开通过优化算法获 取优选的一组或多组纤维角度， 通过调整给定层 数， 保持失效因子和径向变形量满足要求也能获 取最少层数下对应的纤维角度， 碳纤维方向不再 受0°/±45°/90°或者其他给定角度的限制， 摆脱 束缚后可以找到理论上的最优铺层方案， 对于压 力容器的轻量 化和强度刚度设计更加有利。 权利要求书1页 说明书9页 附图3页 CN 113935223 A 2022.01.14 CN 113935223 A 1.一种压力容器缠绕参数的确定方法， 其特征在于， 压力容器由纤维材料或复合材料 铺层缠绕而成， 包括： 基于压力容器力学模型和边界条件， 获得 所有铺层的应力函数、 应 变函数和位移函数； 基于铺层的应力函数、 应变函数、 位移函数结合压力容器的强度失效准则组成失效因 子、 径向变形量、 层数与每层纤维角度的关系； 基于失效因子、 径向变形量、 层数与每层纤维角度的关系， 通过优化算法确定每层纤维 角度。 2.如权利要求1所述的压力容器纤维缠绕参数的确定方法， 其特征在于， 所述基于失效 因子、 径向变形量、 层数与每层纤维角度的关系， 通过优化 算法确定每层纤维角度包括： 在给定的初始层数 上执行算法步骤； 算法步骤： 每层纤维角度作为变量， 通过优化算法， 以失效因子、 径向变形量作为最小 化的优化目标， 确定每层纤维角度； 若失效因子满足 强度要求， 每层纤维角度即是对应层的纤维缠绕角度； 若失效因子不满足 强度要求， 调整层数后重新执 行算法步骤。 3.如权利要求2所述的压力容器纤维缠绕参数的确定方法， 其特征在于： 初始层数是通 过以下方法获得： 基于压力容器的结构参数、 负载指标和铺层的材料参数确定铺层的总层 数， 总层数作为预设层数。 4.如权利要求3所述的压力容器纤维缠绕参数的确定方法， 其特征在于， 所述若失效因 子满足强度要求， 每层纤维角度即是对应层的纤维缠绕角度的步骤中， 具体包括： 若失效因子满足强度要求， 将当前层数减一后重新执行算法步骤； 直至算法因子不满 足强度要求， 当前层数加一是压力容器纤维缠绕层数。 5.如权利要求4所述的压力容器纤维缠绕参数的确定方法， 其特征在于： 压力容器纤维 缠绕层数对应的算法步骤中的每层纤维角度是对应层的纤维缠绕角度。 6.如权利要求2所述的压力容器纤维缠绕参数的确定方法， 其特征在于： 所述若失效因 子不满足 强度要求， 调整层数后重新执 行算法的步骤中， 若失效因子不满足 强度要求， 调整前层数小于纤维需要缠绕的层数。 7.如权利要求2所述的压力容器纤维缠绕参数的确定方法， 其特征在于， 所述若失效因 子不满足 强度要求， 调整层数后重新执 行算法的步骤中， 若失效因子满足 强度要求， 调整前层数 大于等于纤维需要缠绕的层数。 8.如权利要求1所述的压力容器纤维缠绕参数的确定方法， 其特征在于： 每层纤维角度 的取值范围均在 ‑90°～90°。 9.一种可读存储介质， 其特征在于， 其上具有可执行指令， 当可执行指令被执行时， 使 得计算机执 行如权利要求1 ‑7任一项所述的压力容器纤维缠绕参数的确定方法的步骤。 10.一种电子设备， 其特征在于， 所述设备包括处理器和存储器， 所述存储器中存储有 适于所述处理器执行的计算机程序指 令， 所述计算机程序指令被所述处理器运行时执行如 权利要求1 ‑7任一项所述的压力容器纤维缠绕参数的确定方法的步骤。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 113935223 A 2压力容器缠绕 参数的确定方 法、 可读存储介质、 电子 设备 技术领域 [0001]本公开属于压力容器技术领域， 具体涉及一种压力容器缠绕参数的确定方法、 可 读存储介质、 电子设备。 背景技术 [0002]目前碳纤维液压缸纤维铺层的设计方法较为稀缺。 传统的网格 理论设计出的铺层 方案是基于等 强度极限来设计， 即各层应力完全相同， 只要有一层发生 强度破坏， 其他各层 也必然发生破坏， 这一点还是与现实情况有一定偏差， 但在 复合材料力学发展不完善的时 候。 [0003]传统纤维材料或复合材料的铺层设计方法大多采用固定角度0 °/±45°/90°或者 其他给定角度组合进 行铺层组合优化设计， 这样的铺层设计方法就会屏蔽掉其他角度的最 优组合情况， 不利于进一 步减重及增强 强度、 刚度等。 发明内容 [0004]为了解决上述技术问题至少一个， 本公开的目的在于提供了针对目前铺层时规定 铺层角度的现状， 以铺层角度为设计变量， 变量区间为不仅仅限于0 °/±45°/90°或者其他 给定角度组合， 可以完成在 铺层角度处于多种角度下的压力容器缠绕参数的确定方法。 [0005]为了实现本公开的第一目的， 本公开所采用的技 术方案如下： [0006]一种压力容器 缠绕参数的确定方法， 压力容器由纤维材料或复合材料铺层缠绕而 成， 包括： [0007]基于压力容器力学模型和边界条件， 获得所有铺层的应力函数、 应变函数和位移 函数； [0008]基于铺层的应力函数、 应变函数、 位移函数结合压力容器的强度失效准则组成失 效因子、 径向变形量、 层数与每层纤维角度的关系； [0009]基于失效因子、 径向变形量、 层数与每层纤维角度的关系， 通过优化算法确定每层 纤维角度。 [0010]可选地， 所述基于失效因子、 径向变形量、 层数与每层纤维角度的关系， 通过优化 算法确定每层纤维角度包括： [0011]在给定的初始层数 上执行算法步骤； [0012]算法步骤： 每层纤维角度作为变量， 通过优化算法， 以失效因子、 径 向变形量作为 最小化的优化目标， 确定每层纤维角度； [0013]若失效因子满足 强度要求， 每层纤维角度即是对应层的纤维缠绕角度； [0014]若失效因子不满足 强度要求， 调整层数后重新执 行算法步骤。 [0015]可选地， 初始层数是通过以下方法获得： 基于压力容器的结构 参数、 负载指标和铺 层的材料参数确定铺 层的总层数， 总层数作为预设层数。 [0016]可选地， 所述若失效因子满足强度要求， 每层纤维角度即是对应层的纤维缠绕角说　明　书 1/9 页 3 CN 113935223 A 3