壓縮天然氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備應(yīng)力分析及載荷優(yōu)化.pdf

1、碩士學(xué)位論文壓縮天然氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備應(yīng)力分析及載荷優(yōu)化TheStressAnalysisandLoadOptimizationofCNGStorageandTransportationEquipment學(xué)2l107276大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著壓縮天然氣汽車的研發(fā)和應(yīng)用，儲(chǔ)氣井和復(fù)合材料氣瓶作為壓縮天然氣的儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備得到了大量的推廣和應(yīng)用。人們?cè)趦?chǔ)氣井和復(fù)合材料氣瓶的使

2、用和檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)了許多的問題，這些問題往往導(dǎo)致儲(chǔ)氣井和復(fù)合材料氣瓶的安全性能降低。為了提高儲(chǔ)氣井和復(fù)合材料氣瓶的安全性能，近幾年來相關(guān)的研究人員已做了大量的研究工作且相應(yīng)的研究成果己解決了不少的實(shí)際問題，但現(xiàn)今仍然存在一些問題有待解決，因此對(duì)儲(chǔ)氣井和復(fù)合材料氣瓶的研究仍十分必要。套管和管箍是儲(chǔ)氣井主要的受壓元件。套管和管箍之間采用螺紋結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，上扣扭矩是螺紋連接質(zhì)量的一個(gè)重要影響因素。文中采用有限元分析方法建立儲(chǔ)氣井套管和管箍螺紋

3、連接部位的力學(xué)模型，并對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力分析；討論了上扣扭矩對(duì)儲(chǔ)氣井套管和管箍螺紋連接部位的連接強(qiáng)度和疲勞性能的影響；提出了一種計(jì)算儲(chǔ)氣井上扣扭矩的計(jì)算方法；利用分析結(jié)果和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)氣井tr手n扭矩的優(yōu)化。分析結(jié)果表明：過盈圈數(shù)在0到3嘲范嘲內(nèi)所對(duì)應(yīng)的上扣扭矩對(duì)儲(chǔ)氣井套管和管箍螺紋連接部位的連接強(qiáng)度影響較大，而對(duì)其疲勞性能影響較小；套管和管箍之間的連接螺紋過盈圈數(shù)控制在15到28圈之內(nèi)能夠滿足上扣扭矩的要求；過盈圈數(shù)達(dá)到2圈時(shí)，儲(chǔ)氣井

4、套管和管箍之間的連接螺紋處于最佳狀態(tài)。由于復(fù)合材料氣瓶的內(nèi)襯和復(fù)合材料層采用的是兩種力學(xué)性能差異較大的材料，從而造成其沿壁厚方向的應(yīng)力分布不均勻。復(fù)合材料氣瓶經(jīng)過自緊處理后可使其應(yīng)力分布趨于均勻化，并能充分發(fā)揮碳纖維優(yōu)良的高強(qiáng)度性能，提高復(fù)合材料氣瓶的總體疲勞性能。文中以容積為140L，工作壓力為35MPa的復(fù)合材料氣瓶為例進(jìn)行應(yīng)力分析，并對(duì)其自緊壓力進(jìn)行優(yōu)化。分析結(jié)果表明：工作狀態(tài)下，未自緊處理的復(fù)合材料氣瓶?jī)?nèi)襯層部分筒體已進(jìn)入了塑性