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1、T700-SC碳纤维 密度为1800kg/mA3,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。算例：将飞轮设计成 r=0.1m，R=0.3m，H=1m M=442.3362kg单位：储能密度wh/kg 径向应力MPa 环向应力GPa层数转速8000 e=4.8715000 e=17.1330000 e=68.5435000 e=93.2940000 e=121.8550000 e=190.3960000 e=274.16径向环向径向环向径向环向径向环向径向环向径向环 向径 向环 向18.20.07300.251201.01651.421
2、01.823202.94704.2200.3100.64601.75802.251202.81804.22756.1300.3580.65581.76782.31182.851784.32736.2400.400.7514.22.0202.625.53.3505757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
3、在四层n=50000rpm时，环向最大应力为5GPa4.9GPa，考虑把转速减低。在n=45000rpm时，应力分析如下图：半径 /m(n=45000rpm)半径 /m(n=45000rpm)最大径向应力40MPa80MPa,最大环向应力为4.08GPa80Mpa，最大环向应力为1.82Gpa4.9Gpa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。半径 /m(n=50000rpm)半径 /m(n=50000rpm)存储84.2146度电，储能密度e =190.3859wh/ Kg半径 /m(n=60000rpm)转速 n=60000rpm 时，存储 121.26
4、9 度电，M=442.3362kg, e=274.1557wh/kg,此时的最大环向应力为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。采用两层的结构半径 /m(n=8000rpm)半径 /m(n=30000rpm)半径 /m(n=30000rpm)半径 /m(n=40000rpm)半径 /m(n=40000rpm)半径 /m(n=60000rpm)三层半径 /m(n=8000rpm)半径 /m(n=8000rpm)半径 /m(n=15000rpm)半径 /m(n=15000rpm)半径 /m(n=35000rpm)半径 /m(n=35000rpm)分四层半径 /m(n=50000rpm)半径 /m(n=60000rpm)半径 /m(n=8000rpm)x 109四层环向应力43.532.521.510.5010.10.150.20.250.3半径 /m(n=8000rpm)半径 /m(n=30000rpm)半径 /m(n=40000rpm)半径 /m(n=40000rpm)半径 /m(n=50000rpm)
