隨著氫能源應用的不斷推廣與復合材料氣瓶技術的日益成熟,氫燃料電池車近年來發(fā)展迅速,其核心部件之一儲氫氣瓶對車的行駛里程有決定性的影響。為追求更高的容重比和儲存密度,70MPa塑料內(nèi)襯復合材料氣瓶成為發(fā)展的趨勢。由于內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的特殊性,塑料內(nèi)襯復合材料氣瓶的結(jié)構(gòu)設計較金屬內(nèi)襯復合材料氣瓶難度更大,目前為國內(nèi)外研究的重點。本論文以70MPa塑料內(nèi)襯復合材料儲氫氣瓶為研究對象,基于塑料內(nèi)襯復合材料氣瓶的結(jié)構(gòu)特點和使用要求,完成塑料內(nèi)襯的結(jié)構(gòu)設計;采用網(wǎng)格理論進行復合材料纏繞層的初步結(jié)構(gòu)設計以及初步強度校核,完成復合材料層的設計;基于ABAQUS軟件,采用精細化建模方法,實現(xiàn)封頭段纏繞層變厚度變角度建模;對塑料內(nèi)襯進行纏繞過程中的穩(wěn)定性分析,對復合材料氣瓶進行工作壓力、水壓以及最小爆破壓力下的應力應變分析;依據(jù)復合材料漸進失效理論,選用Tsai-Wu失效準則作為判據(jù),提出基于Chang和Camanho的改進退化方式,通過USDFLD子程序?qū)崿F(xiàn)氣瓶加壓過程的損傷失效分析;以封頭段纖維纏繞層的厚度分布作為目標函數(shù),使用遺傳算法對纏繞角度和層數(shù)進行優(yōu)化,根據(jù)有限元驗證結(jié)果選出使氣瓶整體力學性能最優(yōu)的方... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１?ＨＤＰＥ真實應力－應變曲線??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?ＨＤＰＥ?ｔｒｕｅ?ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎ?ｃｕｒｖｅ．??

０？＇?＝?＾＝??????ｘ３６ＣＴ＋４（９０：?＋?ａｒｃｓｉｎ」￣＾?）?（１．７）??己知?Ｖ＝３８Ｘ?１０６ｍｌ，ｒｃ＝５０ｍｍ，ｔ＝７．５ｍｍ，ｔｄ＝?ｍｍ，ａ＝２，代入上式，可得到圖?２－２??中芯模轉(zhuǎn)角關于筒身直徑的關系曲線：??１２００－ｋ??１０００－?＼??Ｌ＿?＼??Ｉ?＼??Ｇ００－??４００－?、－??????加－１???１???１???１?????＊ＪＯＯ?２５０?３００?３５０?４００??苴抒??圖２－２芯模旋轉(zhuǎn)角度與筒身直徑的關系??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｍａｎｄｒｅｌ?ｒｏｔａｔｉｏｎ?ａｎｇｌｅ?ａｎｄ?ｂａｒｒｅｌ?ｄｉａｍｅｔｅｒ．??參考氣瓶長徑比經(jīng)驗要求以及安裝于汽車內(nèi)的使用條件，取筒身直徑范圍為??２００ｍｍ－３００＿，此時計算得到螺旋向纖維纏繞一個周期，芯模的旋轉(zhuǎn)角度在４６６°??－１２２３°之間，在此范圍內(nèi)，查閱文獻中纖維線型表，可得到不同切點數(shù)的線型，??根據(jù)纖維纏繞時交叉、架空的情況，選擇切點數(shù)為５、纏繞角度為５０４°的纏繞線型，??此時筒身段直徑Ｄ＝２８５ｍｍ，進而計算出筒身段長度Ｌ＝６００ｍｍ，氣瓶總長度為７４２ｍｍ。??２．?２．?２．?３?內(nèi)襯接頭設計??依據(jù)標準的規(guī)定，容器不允許通過成型工藝進行封閉，因此需要在氣瓶兩端設置??接頭，接頭的作用一方面為內(nèi)襯與外部結(jié)構(gòu)的連接，另一方面在纏繞時為纖維提供掛??絲臺。從纏繞工藝考慮，接頭的軸線應與內(nèi)襯軸線重合，本文設計的接頭結(jié)構(gòu)示意圖??如圖２－３所示。??雄：??圖２－３接頭結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｄ

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【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3274230