隨著氫能源的應(yīng)用逐漸增加,對氫能儲存要求越來越高,急需研究能滿足氫能儲存苛刻要求的氣瓶,復(fù)合材料壓力容器以其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)得到了很多學(xué)者的研究,尤其是復(fù)合材料壓力容器的受力狀態(tài)的數(shù)值模擬分析。對壓力容器爆破壓強(qiáng)的有效模擬不僅能夠預(yù)測壓力容器的爆破壓強(qiáng),還能夠?qū)?fù)合材料體系的基本力學(xué)性能和壓力容器的爆破壓強(qiáng)關(guān)聯(lián)起來。因此本文使用ABAQUS有限元軟件對壓力容器爆破壓強(qiáng)進(jìn)行模擬,建立了較為精準(zhǔn)的有限元模型,探究壓力容器爆破壓強(qiáng)與復(fù)合材料體系基本力學(xué)性能之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。首先,本文通過對碳纖維T700/E-51環(huán)氧樹脂、碳纖維T700/TDE85環(huán)氧樹脂以及芳綸纖維/E-51環(huán)氧樹脂三種材料的動態(tài)接觸角測試,表征三種材料體系的微觀浸潤性能。通過微滴脫粘試驗(yàn)表征了三種材料體系的界面剪切性能,并且采用萬能試驗(yàn)機(jī)測試對各材料體系進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲和層間剪切測試,表征了宏觀力學(xué)性能,最終測得力學(xué)性能數(shù)據(jù)與微觀界面性能優(yōu)異性一致,均為碳纖維T700/TDE85環(huán)氧樹脂>碳纖維T700/E-51環(huán)氧樹脂>芳綸纖維/E-51環(huán)氧樹脂,且為有限元分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其次,通過有限元... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

旋轉(zhuǎn)模塑成型法基本流程圖

預(yù)測的無玻璃纖維箍層（GFRP）容器的破裂壓力高 39%，有 GFRP 容器的破裂壓力高 23%。圖1-2(b)所示為纏繞 GFRP 的容器的 CFRP 截面，碳纖維與相鄰纖維之間的距離很窄，排列非常緊密。在沒有 GFRP 層的容器截面上(如圖 1-2 (a)所示)，相鄰纖維之間的距離相對較寬。玻璃鋼纏繞容器中也存在樹脂含量較高的部位和空洞，但頻率較低。此外，在纏繞 GFRP 的容器中，纖維間的距離平均較短。這種截面特性的差異導(dǎo)致無玻璃鋼容器中平均纖維面積分?jǐn)?shù)較低。碳纖維在有 GFRP 層的容器中的平均面積分?jǐn)?shù)要高于沒有 GFRP 層的容器。由于恒應(yīng)力模型對碳纖維中應(yīng)力值的估計(jì)要高于實(shí)際值，因此預(yù)計(jì)會產(chǎn)生較低的爆破壓力估計(jì)。雖然在恒應(yīng)力模型中考慮了凈截面減小引起的應(yīng)力增加，但忽略了碳纖維斷裂引起的相鄰纖維的微觀應(yīng)力集中是造成這一現(xiàn)象的原因。微觀斷口形貌支持恒應(yīng)力模型，因?yàn)樵谄屏亚暗膿p傷過程中，相鄰纖維的約束被破壞。斷口觀察結(jié)果表明，在纖維束斷口處聚集的數(shù)十根纖維與獨(dú)立的碳纖維相互粘結(jié)，形成若干團(tuán)簇。應(yīng)力集中是由于團(tuán)簇中纖維斷裂引起的，而團(tuán)簇中纖維的名義斷裂應(yīng)力較低。由于這些原因，恒應(yīng)力模型的預(yù)測值往往高于實(shí)驗(yàn)值。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文動，沖頭被抬起(E 到 F)并離開機(jī)器。然而，在沖壓過程中，毛坯材料經(jīng)歷顯著的塑性變形，降低了材料的力學(xué)性能。雖然塑性變形引起的應(yīng)變硬化般會增加硬度和屈服強(qiáng)度，但過大的應(yīng)變會導(dǎo)致塑性和韌性大幅度降低[61,]，這在低溫壓力容器等許多應(yīng)用中更受關(guān)注。此外，對于常用的超穩(wěn)定奧體不銹鋼(mASS)，在沖壓過程中發(fā)生了應(yīng)變誘發(fā)的馬氏體相變，在高

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]國產(chǎn)T700S碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料壓力容器的成型工藝[J]. 孟祥武,鄭志才,孫士祥,陳艷,王強(qiáng),王尚,常燕,安運(yùn)成,肖亞超.  工程塑料應(yīng)用. 2018(03)
[2]復(fù)合材料球形氣瓶非測地線纏繞線型設(shè)計(jì)和強(qiáng)度分析[J]. 劉萌,祖磊,李書欣,汪洋,胡松.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2018(02)
[3]T800碳纖維在復(fù)合材料壓力容器上的應(yīng)用研究[J]. 陳小平,王喜占.  高科技纖維與應(yīng)用. 2017(03)
[4]國產(chǎn)碳纖維纏繞鋁內(nèi)襯氣瓶的纏繞設(shè)計(jì)及校核[J]. 張剛翼,齊磊.  纖維復(fù)合材料. 2017(01)
[5]纖維纏繞壓力容器封頭壁厚預(yù)測方法分析[J]. 許家忠,張殿鑫,欒勝罡,袁亞男,張希.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2016(07)
[6]內(nèi)襯材料性能對碳纖維纏繞壓力容器的軸向殘余變形的影響[J]. 舒明杰,祖磊,王繼輝,李書欣,吳維清,胡海曉.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2016(01)
[7]封頭開有極孔的CFRP壓力容器殼體的有限元分析[J]. 趙飛,王金勇,祁建磊,陳陽,路智敏.  內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(03)
[8]纖維纏繞壓力容器表面損傷試驗(yàn)研究[J]. 蔣喜志,吳東輝,石建軍,董鵬.  纖維復(fù)合材料. 2013(01)
[9]含超薄金屬內(nèi)襯輕量化復(fù)合材料壓力容器的設(shè)計(jì)與制備[J]. 矯維成,楊帆,郝立峰,徐忠海,劉文博,王榮國,赫曉東.  科技導(dǎo)報(bào). 2013(07)
[10]碳纖維纏繞鋁內(nèi)襯儲氫容器力學(xué)分析及優(yōu)化控制[J]. 鄭傳祥,李蓉,王亮,魏宗新.  化工機(jī)械. 2013(01)



本文編號：3598273