本文關(guān)鍵詞：大容積全纏繞復(fù)合材料氣瓶設(shè)計(jì)方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，長管拖車作為天然氣的運(yùn)輸工具，在工業(yè)、能源和物流等諸多領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。金屬內(nèi)膽全纏繞氣瓶自重輕、性能穩(wěn)定，是將來較長一段時(shí)間內(nèi)最有可能用于代替大容積鋼質(zhì)氣瓶的復(fù)合材料氣瓶。本文針對氣瓶爆破失效、內(nèi)壓疲勞失效、扭轉(zhuǎn)失效這三種失效形式，通過有限元仿真、調(diào)研、理論研究及試驗(yàn)的方法，對大容積全纏繞復(fù)合材料氣瓶設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。主要研究工作及結(jié)論如下： 1.針對爆破失效，運(yùn)用有限元計(jì)算軟件ANSYS，考慮自增強(qiáng)過程建立較為合理的大容積全纏繞復(fù)合材料數(shù)值計(jì)算模型。以爆破失效為唯一失效模式，在使用能夠滿足設(shè)計(jì)要求的情況下盡量減少纖維使用量這一準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)一種較為簡單易行的優(yōu)化方法并對內(nèi)膽壁厚為6.0±0.2mm的氣瓶進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 2.針對內(nèi)壓疲勞失效，通過有限元數(shù)值仿真，分析出自緊壓力和纏繞層數(shù)對內(nèi)膽抗疲勞性能的影響；通過調(diào)研及焊接殘余應(yīng)力測試，對焊接內(nèi)膽的疲勞性能進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)焊接內(nèi)膽難以滿足實(shí)際應(yīng)用中對氣瓶疲勞的要求；基于爆破失效設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出工作壓力25MPa和30MPa內(nèi)膽為Φ559×7.9薄壁鋼管，碳纖維全纏繞大容積復(fù)合材料氣瓶，為將來工作壓力25MPa、30MPa大容積氣瓶設(shè)計(jì)制造提供基礎(chǔ)。 3.由于受瓶體彎曲度和不圓度影響，安裝于長管拖車框架上的大容積氣瓶會承受一定的扭矩。本文建立了一套大容積長管拖車氣瓶扭矩測試裝置，，可以計(jì)算氣瓶由于彎曲度和不圓度所產(chǎn)生的扭矩，并搭建實(shí)驗(yàn)平臺，對5個(gè)長管拖車氣瓶進(jìn)行了扭矩、彎曲度、不圓度的測量；提出了一種有效可用的大容積氣瓶扭矩計(jì)算方法，可以定量的分析彎曲度、不圓度及扭矩的關(guān)系；對銷釘進(jìn)行強(qiáng)度校核，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對于彎曲度和不圓度符合要求的氣瓶，兩個(gè)銷釘可以防止氣瓶轉(zhuǎn)動。
【關(guān)鍵詞】：長管拖車氣瓶 全纏繞氣瓶 有限元 扭矩測試
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH49
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-31
• 1.1 引言9-10
• 1.2 復(fù)合材料簡介10-15
• 1.3 復(fù)合材料氣瓶簡介15-17
• 1.4 復(fù)合氣瓶纏繞工藝及力學(xué)性能17-18
• 1.5 復(fù)合材料氣瓶分析方法18-23
• 1.6 復(fù)合材料設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)23-25
• 1.7 長管拖車定期檢驗(yàn)25-28
• 1.8 本課題的來源、目的及內(nèi)容28-31
• 第二章 基于爆破失效設(shè)計(jì)方法的研究31-41
• 2.1 前言31
• 2.2 數(shù)值計(jì)算31-34
• 2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)分析及結(jié)果34-39
• 2.4 本章小結(jié)39-41
• 第三章 基于內(nèi)壓疲勞失效設(shè)計(jì)方法的研究41-53
• 3.1 前言41
• 3.2 參數(shù)對疲勞壽命影響分析41-44
• 3.3 焊接內(nèi)膽大容積全纏繞氣瓶的研究44-50
• 3.4 提高大容積氣瓶工作壓力50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 第四章 基于扭轉(zhuǎn)失效設(shè)計(jì)方法的研究53-67
• 4.1 前言53
• 4.2 扭矩測試試驗(yàn)53-59
• 4.3 扭矩理論計(jì)算公式推導(dǎo)59-65
• 4.4 防止氣瓶轉(zhuǎn)動的方法65-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 結(jié)論與展望67-69
• 5.1 結(jié)論67-68
• 5.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-75
• 致謝75-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：大容積全纏繞復(fù)合材料氣瓶設(shè)計(jì)方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：272199