T700相关参数共17页Word文档格式.docx
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储能密度wh/kg径向应力MPa环向应力GPa
层数
转速
8000
e=4.87
15000
e=17.13
30000
e=68.54
35000
e=93.29
40000
e=121.85
50000
e=190.39
60000
e=274.16
径向
环向
1
8.2
0.07
30
0.25
120
1.0
165
1.4
210
1.82
320
2.9
470
4.2
2
0.3
10
0.64
60
1.75
80
2.25
2.8
180
275
6.1
3
0.35
8
0.65
58
1.76
78
2.3
118
2.85
178
4.3
273
6.2
4
0.4
0.75
14.2
2.0
20
2.6
25.5
3.3
50
5
75
7
结论
1、转速增大可以提高储能密度；
2、复合材料的强度不高，分层可减小径向应力，但却使环向应力增大，因此强度设计要兼顾径向和环向的应力；
3、在算例中，分三层和两层的差别不大。
分四层可使径向应力得到明显的改善；
4、在四层时，约束的因素是环向的应力。
如果再继续分层，反而使得径向的应力变大。
因此层数选定四层，再寻找合适的转速。
方案选定
在四层n=50000rpm时，环向最大应力为5GPa>
4.9GPa，考虑把转速减低。
在n=45000rpm时，应力分析如下图：
最大径向（jì
nɡxià
nɡ）应力40MPa<
[80MPa]，最大环向应力为4.08GPa<
[4.9GPa]。
考虑一定的安全裕量，这个尺寸（chǐcun）、转速是合适的。
储能密度e=154.2wh/kg，存储68.2度电。
优化
可以从继续减小半径，提高转速，增加（zēngjiā）分层的方向考虑修改。
但怎样是最优的需要分析，分析工具也需要换。
设计（shè
jì
）成细长型的道理：
1、复合材料飞轮储能密度大的原因是可以达到高转速；
2、径向强度低，在高转速下会导致强度不够，那么就要求必须分层；
3、但分层又影响环向应力分布，同样半径、转速下层数越多，环向应力越大；
4、为了使环向应力满足条件，必须要将飞轮的半径降低；
5、为了满足储存的总能量，要将飞轮的高度加长；
所以：
在环向应力、径向应力、储能密度和总储能上要都达到要求，复合材料飞轮常常设计成了细长型。
转速（zhuà
nsù
）n=8000rpm时，存储2.1559度电，M=442.3362kg,e=4.8739wh/kg
存储（cú
nchǔ）7.5793度电，储能（chǔné
nɡ）密度为17.1347wh/Kg
nchǔ）30.3172度电，储能（chǔné
nɡ）密度e=68.5389wh/Kg
nchǔ）41.2651度电，储能（chǔné
nɡ）密度e=93.2891wh/Kg
）n=20000rpm时，存储13.4743度电，M=442.3362kg,e=30.1647wh/kg
nɡ）应力为8.2Mpa，这种情况在强度上能轻松满足要求。
只是储能密度太低，因此要提高转速。
转速（zhuà
）n=40000rpm时，存储53.8973度电，M=442.3362kg,e=121.847wh/kg
nɡ）应力为210Mpa>
80Mpa,最大环向应力为1.82Gpa<
4.9Gpa
可以看出转速的提高可以增大储能密度，但带来的问题是强度不够，因此要考虑分层。
nchǔ）84.2146度电，储能（chǔné
nɡ）密度e=190.3859wh/Kg
）n=60000rpm时，存储121.269度电，M=442.3362kg,e=274.1557wh/kg,
此时的最大环向应力（yì
nglì
）为4.2Gpa<
[许用应力]=4.9Gpa，但最大径向应力为470Mpa，远远超过许用应力80Mpa。
采用两层的结构
三层
-
分四层
内容摘要
（1）T700-SC碳纤维密度为1800kg/m^3,环向许用抗拉强度4.9GPa，弹性模量230GPa，泊松比0.307，径向抗拉强度为80MPa左右
（2）2、复合材料的强度不高，分层可减小径向应力，但却使环向应力增大，因此强度设计要兼顾径向和环向的应力
（3）方案选定
4.9GPa，考虑把转速减低
（4）优化
可以从继续减小半径，提高转速，增加分层的方向考虑修改
（5）径向强度低，在高转速下会导致强度不够，那么就要求必须分层
（6）但分层又影响环向应力分布，同样半径、转速下层数越多，环向应力越大
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