复合材料储氢气瓶的纤维厚度预测与强度分析

发布时间：2023-04-05 10:54

　　复合材料储氢气瓶因具有较高的比强度、轻质以及耐腐蚀性好等特点,被大量装备于火箭、卫星、新能源汽车和医疗设备等。本文希望通过对复合材料储氢气瓶的理论研究与数值模拟,提供一套快速准确的储氢气瓶设计方法。首先基于网格理论设计了复合材料缠绕层,接着通过三维激光扫描技术对气瓶轮廓进行测量,验证了三次样条封头厚度预测方法的准确性,最后利用Abaqus软件建立了复合材料气瓶高精度有限元模型,研究了自紧对于提高气瓶性能的重要作用,建立渐进损伤模型得到气瓶的爆破压力。结果表明:三次样条法准确预测了气瓶封头上的纤维厚度分布,经过自紧处理后在工作压力下内胆的Mises应力显著降低,得到了最佳自紧压力取值范围为36.3 MPa～42.5 MPa。渐进损伤结果显示气瓶发生了纤维和基体破坏,最终爆破压强达到了69.5 MPa,满足设计要求。研究成果对复合材料储氢气瓶的设计制造具有重要的意义。

【文章页数】：7 页

【文章目录】：
1 前 言
2 复合材料缠绕层设计
    2.1 内衬结构参数
    2.2 铺层方案设计
    2.3 封头纤维厚度预测
3 复合材料气瓶数值仿真分析
    3.1 材料参数
    3.2 有限元模型
    3.3 最优自紧压力选择
4 复合材料气瓶渐进失效分析
    4.1 复合材料损伤模型
    4.2 复合材料失效判据
    4.3 复合材料性能退化准则
    4.4 渐进失效仿真分析结果
5 结 论



本文编号：3783284