為降低溫室氣體排放和燃料成本,新能源技術得以迅速發(fā)展。然而可燃性氣體在存儲過程中經常會遇到泄露等問題,因此氣體的安全存儲變的十分重要。金屬內襯復合材料壓力容器因為質量輕,安全性好等優(yōu)點廣泛應用于航空航天、能源化工等領域,在氣體儲存和運輸方面發(fā)揮著巨大的作用。因此,為減少成本,追求容器性能的最大化,有必要對復合材料壓力容器進行分析與優(yōu)化。纖維纏繞技術的迅速發(fā)展,使得復合材料容器封頭設計的工藝更為精細,為準確評價容器的力學性能,需要對容器進行更為準確的建模分析。因此,本文基于纖維纏繞軌跡給出了封頭厚度與角度變化預測模型。借助于ANSYS軟件對纖維纏繞復合材料壓力容器進行強度分析與失效分析,對封頭的應力與應變水平進行了評估。此外,基于剛度退化模型對封頭的損傷過程進行了研究,結果表明封頭先發(fā)生基體失效和剪切失效、基體損傷與剪切損傷密切相關。根據(jù)前述結構有限元分析結果,將容器的性能指標(PV/M)作為目標,分別基于Tsai-Wu準則的首層失效模型和Hashin準則的剛度退化失效模型,以滑移系數(shù)和極孔半徑為控制參數(shù),超橢圓封頭的短軸長度與指數(shù)作為設計變量,利用粒子群優(yōu)化方法(PSO),對容器封頭的...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1復合材料氣瓶廣泛應用目前，復合材料壓力容器制造業(yè)正在迅速發(fā)展，日漸成為國民朝陽產業(yè)

華中科技大學碩士學位論文氣密性好，安全性高，以及很高的存儲效率給氫氣等清潔能源的使用帶來了方便，容器整體具有高容器特性系數(shù)、高可靠性、高抗疲勞性能、高工作壽命、高設計LBB安全失效模式(未爆先漏）、生產費用低、研制周期短等諸多優(yōu)點，在航空航新能源汽車等領域....

圖1-2新能源汽車中的儲氫氣瓶面對復合材料容器的各方面需求，纖維纏繞技術已經在制造高性能復合容器結構

華中科技大學碩士學位論文排放污染是燃氣新能源汽車發(fā)展的目標。高性能復合材料壓力容器的發(fā)家新材料領域的重點項目。近年來,我國也復合材料氣瓶逐步推廣使用復合材料的高比強度、可設計性以及內襯的良好氣密性、優(yōu)良的耐蝕性其具備高承載能力、高疲勞壽命、質量輕、耐腐蝕等諸....

圖1-3各種型號壓力容器，其內襯與外層均由不同物質構成

此有必要對壓力容器的構成進行詳細了解[3]。復合材料壓力容器可以看作成，內部的芯模內襯層和外部纖維纏繞層，芯模內襯層作為壓力容器的胚來保證容器的氣密性，防止出現(xiàn)氣體滲透，導致泄壓。而纖維纏繞層則主容器的強度，使它在高壓環(huán)境下不會發(fā)生破壞。Kabir[4]對帶有塑性行為的內襯壓力容....

圖1-4復合材料壓力容器中的幾種纏繞方式

1環(huán)向纏繞；2縱向直線纏繞；3螺旋纏繞圖1-4復合材料壓力容器中的幾種纏繞方式根據(jù)國際標準《復合結構氣瓶規(guī)范和試驗方法》以纏繞方式將金屬內襯復合容器分為兩類。一類環(huán)向纏繞型復合氣瓶是在金屬內襯的氣瓶筒身段環(huán)向纏數(shù)的纖維增強材料增強容器承載能力，此種方式雖然簡單易行但是忽....

本文編號：3930664