帶纏繞層表面損傷的CNG-2型復(fù)合氣瓶的分析.pdf

1、CNG-2型復(fù)合氣瓶在社會的日常生產(chǎn)和生活中有著重要的應(yīng)用，CNG-2型復(fù)合氣瓶的生產(chǎn)和使用過程，會不可避免的產(chǎn)生纏繞層外表面的損傷，影響氣瓶的使用壽命和安全性，因此需通過科學(xué)計算和試驗驗證來分析表面損傷對于復(fù)合氣瓶的性能影響。本文按照此目標對帶損傷的復(fù)合氣瓶進行了有限元及實驗分析，主要工作和結(jié)論如下:
　　(1)分別將復(fù)合材料纏繞層表面的劃傷和磨損簡化為矩形槽型損傷模型和橢圓凹坑型損傷模型，對具有兩種表面損傷類型的復(fù)合材料氣瓶進

2、行水壓爆破試驗，分別得出帶有2mm深表面損傷的復(fù)合氣瓶的爆破壓力，通過與相同尺寸的完好氣瓶的比較，得出兩種損傷模型使得氣瓶整體的爆破壓力分別降低6.13～11.13MPa和7～12MPa的結(jié)論。
　　(2)利用有限元軟件ANSYS分別建立帶有矩形槽型和橢圓凹坑型表面損傷的復(fù)合氣瓶模型，按照最大應(yīng)變理論求解帶損傷復(fù)合氣瓶的爆破壓力，將所求結(jié)果與實驗結(jié)果相對比，得出兩種模型的計算誤差分別為4.9％和0.46％，說明有限元計算的正確性。

3、在此基礎(chǔ)上得出了帶損傷復(fù)合氣瓶爆破壓力隨著損傷深度的變化趨勢。
　　(3)對帶有矩形槽和橢圓凹坑損傷模型的復(fù)合氣瓶進行有限元分析，得出表面損傷對于內(nèi)襯應(yīng)力的影響為:使得內(nèi)襯外表面相對于損傷部位的應(yīng)力增大，內(nèi)表面相對于損傷部位的應(yīng)力減小。運用相同的分析方法分別得出了兩種損傷下復(fù)合氣瓶內(nèi)襯的Mises應(yīng)力最大值隨缺陷深度的變化曲線，以及復(fù)合氣瓶纏繞層的環(huán)向應(yīng)力最大值隨缺陷深度的變化曲線，即損傷尺寸變化對于復(fù)合氣瓶纏繞層和內(nèi)襯的應(yīng)力影響

4、趨勢。
　　(4)通過借鑒GB24160-2009中的規(guī)定:復(fù)合氣瓶的水壓爆破壓力不應(yīng)當?shù)陀?5％的最小設(shè)計爆破壓力，得出帶矩形槽型損傷和橢圓凹坑損傷的復(fù)合氣瓶的損傷極限尺寸都為2mm;按照JB4732附錄C對兩種帶損氣瓶進行疲勞分析，得出帶矩形槽型損傷的復(fù)合氣瓶的剩余循環(huán)次數(shù)為16498次。帶橢圓凹坑型損傷的復(fù)合氣瓶的剩余循環(huán)次數(shù)為14973次。
　　(5)利用有限元軟件ANSYS分別建立了復(fù)合材料層上的穿透裂紋、矩形裂紋