壓縮天然氣儲運設(shè)備應(yīng)力分析及載荷優(yōu)化.pdf

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

2、用和檢測過程中發(fā)現(xiàn)了許多的問題，這些問題往往導(dǎo)致儲氣井和復(fù)合材料氣瓶的安全性能降低。為了提高儲氣井和復(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際問題，但現(xiàn)今仍然存在一些問題有待解決，因此對儲氣井和復(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)進行連接，上扣扭矩是螺紋連接質(zhì)量的一個重要影響因素。文中采用有限元分析方法建立儲氣井套管和管箍螺紋

3、連接部位的力學模型，并對其進行應(yīng)力分析；討論了上扣扭矩對儲氣井套管和管箍螺紋連接部位的連接強度和疲勞性能的影響；提出了一種計算儲氣井上扣扭矩的計算方法；利用分析結(jié)果和相關(guān)標準實現(xiàn)了對儲氣井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)所對應(yīng)的上扣扭矩對儲氣井套管和管箍螺紋連接部位的連接強度影響較大，而對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)達到2圈時，儲氣井

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)合材料氣瓶為例進行應(yīng)力分析，并對其自緊壓力進行優(yōu)化。分析結(jié)果表明：工作狀態(tài)下，未自緊處理的復(fù)合材料氣瓶內(nèi)襯層部分筒體已進入了塑性