复合材料气瓶冲击力学性能分析
发布时间：2020-07-03 02:54
【摘要】：复合材料气瓶在搬运,装卸以及使用过程中,会受到意外撞击或跌落,这种撞击或跌落对气瓶的影响,可能会导致气瓶在使用中出现泄露和破坏,为了保证气瓶安全使用,对复合材料气瓶冲击性能的研究一直是该系列产品的一个重要课题。本文综合运用理论分析,有限元仿真计算并结合实验针对复合材料气瓶作了冲击力学性能研究。 本文用有限元分析软件ANSYS中的LS-DYNA分别对复合材料气瓶以及铝胆做了跌落仿真分析,跌落方式分别为垂直、水平和45度角方向,跌落速度依次取为3m/s、4m/s和5m/s。跌落又分为不加内压、加1MPa内压到3MPa内压几种情况。由仿真计算得出气瓶在不同条件下所受到冲击力的大小,内部各点在冲击过程中应力的变化情况,确定出在各种情况下受力最大点(即危险点)的位置,同时,也得出气瓶在冲击过程中速度、加速度变化、能量变化、结构形状变化以及冲击力作用时间等结果。 仿真结果表明跌落冲击作用时间短,作用力变化范围大针对这些特点,参照仿真计算结果,本文设计了一套跌落实验方案,搭建了实验平台,在气瓶的危险点位置布置应变片,选择合适的采样频率,以大理石模拟地面,悬挂到与跌落仿真计算同样的高度做自由落体,用动态应变仪和信号采集处理分析仪等仪器采集、记录实验数据。另外,采用敲击锤对气瓶沿轴向与坏线方向还作了敲击实验。通过实验,检验了仿真计算模型的准确性,也更真实的反映出气瓶冲击响应机理,为理论分析提供了可靠依据。 本文通过理论分析、仿真计算和实验,最后对提高复合材料气瓶耐撞性能设计提出几点建议,几何特征方面,对封口处进行加厚处理,以减少应力集中的影响;结构特征方面,保证复合材料厚度与铝胆厚度之比在一个合适的范围内;此外,纤维的缠绕角度以纵环向同时加强为佳。
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH49
【图文】：
节约油耗，近年来开发了铝内衬环向增强复合材料气瓶。这种气瓶的重量降，安全性提高;由于内衬重量减轻，对材料、热处理、工艺、气瓶的设计及强化技都要求较高，又由于复合材料的弹性模量和铝内衬的弹性模量相差较大，为使在疲劳程中两种材料的变形相匹配，就需要对气瓶结构、形状进行精心设计，对其制造工艺认真分析并采用适当的有限元分析和疲劳模拟等虚拟制造技术。而由于需要张力缠，其缠绕设备亦应具备计算机控制系统和优化功能，因此这类产品兼顾了钢内衬的可性、密封性和高强度、高韧性的优点，其设计、制造和制造所用的设备都溶入了许技术，而赋予了这一高压容器重量轻、安全性好、成本低、质量价格比高的特征正们所希望的性能和商业价值。在同样的容积和压力下，依其内衬的种类和外层复合材料的选材不同，复合CNG比钢质气瓶的重量可减轻1/3佗乃，二者相比较，显然复合材料CNG气瓶在汽车运能上更具有优势，同时复合材料在受到撞击或高速冲击而发生破坏时1331，不会产生危险性的碎片，从而降低或避免了对人员和车辆的损害。近年来，随着复合材料原成本的降低，成型工艺的不断改进，使得复合材料CNG气瓶在国内外倍受青睐，在轿车和轻型车上的应用极具竞争力。图2，3是复合材料气瓶在汽车上的应用。
节约油耗，近年来开发了铝内衬环向增强复合材料气瓶。这种气瓶的重量降，安全性提高;由于内衬重量减轻，对材料、热处理、工艺、气瓶的设计及强化技都要求较高，又由于复合材料的弹性模量和铝内衬的弹性模量相差较大，为使在疲劳程中两种材料的变形相匹配，就需要对气瓶结构、形状进行精心设计，对其制造工艺认真分析并采用适当的有限元分析和疲劳模拟等虚拟制造技术。而由于需要张力缠，其缠绕设备亦应具备计算机控制系统和优化功能，因此这类产品兼顾了钢内衬的可性、密封性和高强度、高韧性的优点，其设计、制造和制造所用的设备都溶入了许技术，而赋予了这一高压容器重量轻、安全性好、成本低、质量价格比高的特征正们所希望的性能和商业价值。在同样的容积和压力下，依其内衬的种类和外层复合材料的选材不同，复合CNG比钢质气瓶的重量可减轻1/3佗乃，二者相比较，显然复合材料CNG气瓶在汽车运能上更具有优势，同时复合材料在受到撞击或高速冲击而发生破坏时1331，不会产生危险性的碎片，从而降低或避免了对人员和车辆的损害。近年来，随着复合材料原成本的降低，成型工艺的不断改进，使得复合材料CNG气瓶在国内外倍受青睐，在轿车和轻型车上的应用极具竞争力。图2，3是复合材料气瓶在汽车上的应用。
本文编号：2739073
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH49
【图文】：
节约油耗，近年来开发了铝内衬环向增强复合材料气瓶。这种气瓶的重量降，安全性提高;由于内衬重量减轻，对材料、热处理、工艺、气瓶的设计及强化技都要求较高，又由于复合材料的弹性模量和铝内衬的弹性模量相差较大，为使在疲劳程中两种材料的变形相匹配，就需要对气瓶结构、形状进行精心设计，对其制造工艺认真分析并采用适当的有限元分析和疲劳模拟等虚拟制造技术。而由于需要张力缠，其缠绕设备亦应具备计算机控制系统和优化功能，因此这类产品兼顾了钢内衬的可性、密封性和高强度、高韧性的优点，其设计、制造和制造所用的设备都溶入了许技术，而赋予了这一高压容器重量轻、安全性好、成本低、质量价格比高的特征正们所希望的性能和商业价值。在同样的容积和压力下，依其内衬的种类和外层复合材料的选材不同，复合CNG比钢质气瓶的重量可减轻1/3佗乃，二者相比较，显然复合材料CNG气瓶在汽车运能上更具有优势，同时复合材料在受到撞击或高速冲击而发生破坏时1331，不会产生危险性的碎片，从而降低或避免了对人员和车辆的损害。近年来，随着复合材料原成本的降低，成型工艺的不断改进，使得复合材料CNG气瓶在国内外倍受青睐，在轿车和轻型车上的应用极具竞争力。图2，3是复合材料气瓶在汽车上的应用。
节约油耗，近年来开发了铝内衬环向增强复合材料气瓶。这种气瓶的重量降，安全性提高;由于内衬重量减轻，对材料、热处理、工艺、气瓶的设计及强化技都要求较高，又由于复合材料的弹性模量和铝内衬的弹性模量相差较大，为使在疲劳程中两种材料的变形相匹配，就需要对气瓶结构、形状进行精心设计，对其制造工艺认真分析并采用适当的有限元分析和疲劳模拟等虚拟制造技术。而由于需要张力缠，其缠绕设备亦应具备计算机控制系统和优化功能，因此这类产品兼顾了钢内衬的可性、密封性和高强度、高韧性的优点，其设计、制造和制造所用的设备都溶入了许技术，而赋予了这一高压容器重量轻、安全性好、成本低、质量价格比高的特征正们所希望的性能和商业价值。在同样的容积和压力下，依其内衬的种类和外层复合材料的选材不同，复合CNG比钢质气瓶的重量可减轻1/3佗乃，二者相比较，显然复合材料CNG气瓶在汽车运能上更具有优势，同时复合材料在受到撞击或高速冲击而发生破坏时1331，不会产生危险性的碎片，从而降低或避免了对人员和车辆的损害。近年来，随着复合材料原成本的降低，成型工艺的不断改进，使得复合材料CNG气瓶在国内外倍受青睐，在轿车和轻型车上的应用极具竞争力。图2，3是复合材料气瓶在汽车上的应用。
【相似文献】
相关会议论文 前4条
1 吕琴;;压缩天然气用复合材料气瓶材料性能的试验研究[A];第十四届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2001年
2 解越美;谭轶谦;;复合材料气瓶在美国的现状及发展[A];2003年西部清洁汽车技术研讨会论文集[C];2003年
3 张振;高建岭;王晓纯;;CNG气瓶铝胆跌落仿真分析[A];第14届全国结构工程学术会议论文集（第三册）[C];2005年
4 方东红;胡广鹏;石刘顺;王晓洁;;铝合金内衬复合材料高压气瓶的研制[A];第十六届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2005年
相关硕士学位论文 前3条
1 张振;复合材料气瓶冲击力学性能分析[D];北方工业大学;2006年
2 邢志敏;复合材料CNG气瓶的力学性能研究[D];北方工业大学;2005年
3 古海波;全缠绕复合气瓶预紧压力和缠绕层厚度的优化[D];大连理工大学;2006年
本文编号：2739073
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/2739073.html
