1.一种波纹圆柱耐压壳,其特征在于:由内筒(1)、中筒(2)和外筒(3)依次间隔套设形成,所述内筒(1)和外筒(3)均为轴向波纹筒结构,所述内筒(1)的外侧波峰及外筒(3)的内侧波谷均紧贴中筒(2)形成支撑结构,所述内筒(1)和中筒(2)之间、中筒(2)和外筒(3)之间填充有复合材料(4)。
2.根据权利要求1所述的波纹圆柱耐压壳,其特征在于:所述内筒(1)和外筒(3)的波高相同。
3.根据权利要求1所述的波纹圆柱耐压壳,其特征在于:所述内筒(1)的波峰与外筒(3)的波谷在中筒(2)筒壁两侧对应。
4.根据权利要求1所述的波纹圆柱耐压壳,其特征在于:所述复合材料(4)为液态树脂和纳米复合材料。
5.权利要求1所述的波纹圆柱耐压壳的成型装置,其特征在于:包括装置舱(6),所述装置舱(6)顶部和底部分别设有上板(7)和下板(8),待成型的内筒(1)、中筒(2)及外筒(3)间隔设于装置舱(6)内,其上下端口分别嵌于上板(7)和下板(8)形成密封,所述内筒(1)内为胀形腔,所述外筒(3)与装置舱(6)之间为外压腔,所述上板(7)对应胀形腔和外压腔分别开设进水口(9),配合设置堵塞栓,所述下板(8)对应胀形腔和外压腔分别开设出水口(11),配合设置堵塞栓,所述内筒(1)和中筒(2)之间、中筒(2)和外筒(3)之间周向间隔设有多根钢筋(12),所述钢筋(12)外周紧贴筒壁,两端轴向延伸至上板(7)和下板(8)。
6.一种波纹圆柱耐压壳的成型方法,其特征在于,采用权利要求5所述的成型装置,包括以下步骤:S1、装配权利要求5所述的成型装置,安装好内、中和外筒;
S2、通过胀形腔的进水口注水,对内筒(1)进行胀形成型,使其由内向外贴合中筒(2),在钢筋(12)的限制下呈波纹结构;
S3、通过外压腔的进水口注水,对外筒(3)进行外压成型,使其由外向内贴合中筒(2),在钢筋(12)的限制下呈波纹结构;
S4、取出钢筋;
S5、在内筒(1)和中筒(2)之间、中筒(2)和外筒(3)之间填充复合材料(4),固化成型。
7.根据权利要求6所述的波纹圆柱耐压壳的成型方法,其特征在于:S2中全程利用压力传感器监测舱内压力,内筒(1)的初始塑性压力公式如式(1)所示:
凸出的胀形量可由膨胀压力控制,其膨胀压力如式(2)所示:
式(1)中p1为初始塑性压力,式(2)中p2为膨胀压力,k为材料体积系数,t0为内筒的初始厚度,σy为由0.2%验证应力确定的屈服点,r0为内筒的半径,h为内筒的凸出量,l为筒的高度。
8.根据权利要求6所述的波纹圆柱耐压壳的成型方法,其特征在于:S3中全程利用压力传感器监测舱内压力,外筒(3)的屈曲载荷计算公式如式(3)‑式(6)所示:
式(3)、(4)、(5)、(6)中p3为屈曲载荷压力,E为杨氏模量,t为外筒的初始厚度,r为外筒的半径, 为安全系数,l为筒的高度。