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文檔簡介
1、采用復(fù)合材料制成的全纏繞復(fù)合氣瓶主要應(yīng)用于氫燃料電池汽車高壓儲氫容器、呼吸器及車用壓縮天然氣燃料氣瓶等領(lǐng)域。這類氣瓶綜合了復(fù)合材料的高比強(qiáng)度、可設(shè)計(jì)性以及內(nèi)襯的良好氣密性、優(yōu)良的耐蝕性等諸多優(yōu)點(diǎn),使其達(dá)到高承壓能力、高疲勞壽命、質(zhì)輕、耐腐蝕等優(yōu)良性能的完美結(jié)合。國外己經(jīng)用它來取代鋼制氣瓶。近年來,我國也在對鋁膽復(fù)合氣瓶進(jìn)行研制,并逐步推廣使用。目前,復(fù)合氣瓶的有限元分析技術(shù)和高效、可靠、實(shí)用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)已成為重要的研究課題。將有限
2、元數(shù)值分析和優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于全纏繞復(fù)合氣瓶的設(shè)計(jì)中,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段可以提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性,改善壓力容器的性能,有效地縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期和費(fèi)用。 本課題是武漢理工大學(xué)復(fù)合材料纏繞裝備所的預(yù)研項(xiàng)目,主要針對全纏繞復(fù)合氣瓶開展以下幾個方面的研究: (1)確定全纏繞復(fù)合氣瓶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。以網(wǎng)格理論為基礎(chǔ),結(jié)合纖維纏繞工藝要求和氣瓶容積約束條件,設(shè)計(jì)了某一型號的全纏繞復(fù)合氣瓶內(nèi)襯和復(fù)合材料纏繞層的結(jié)構(gòu),確定了內(nèi)襯的幾何尺寸、螺旋纏
3、繞層和環(huán)向纏繞層的纏繞角度和厚度。 (2)復(fù)合材料纏繞層力學(xué)分析。運(yùn)用彈性力學(xué)理論對復(fù)合材料纏繞層進(jìn)行理論分析,采用正交各向異性單層材料的強(qiáng)度理論和層合板理論進(jìn)行強(qiáng)度校核。 (3)全纏繞復(fù)合氣瓶有限元分析和評價(jià)。在ANSYS中采用層單元規(guī)劃建立了與復(fù)合氣瓶力學(xué)特性盡可能一致的全參數(shù)化有限元模型,實(shí)現(xiàn)了封頭段螺旋纏繞層的變厚和變角度,建立了復(fù)合氣瓶結(jié)構(gòu)非線性有限元分析流程,采用美國DOT-CFFC設(shè)計(jì)準(zhǔn)則對復(fù)合氣瓶五種工況
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