本文關(guān)鍵詞：纏繞復(fù)合氣瓶的失效分析

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【摘要】：復(fù)合材料是由兩種或多種不同材料構(gòu)成的,金屬內(nèi)襯以及高強(qiáng)度的纖維是其主要構(gòu)成材料,這種材料具有質(zhì)量輕、安全性高以及高強(qiáng)度的特點(diǎn),現(xiàn)已在市場上得到廣泛應(yīng)用。近年來,復(fù)合材料的相關(guān)工藝取得了長足的進(jìn)步,復(fù)合材料氣瓶的相關(guān)技術(shù)也因此獲得了巨大的發(fā)展。現(xiàn)階段,天然氣燃料汽車的壓縮天然氣(CNG)氣瓶是復(fù)合材料氣瓶最為常見的應(yīng)用。CNG氣瓶在使用中可能會(huì)發(fā)生一些無法預(yù)料的事故或者故障,這就導(dǎo)致人們越來越關(guān)注氣瓶的失效分析領(lǐng)域。本文的研究對象為CNG的纏繞符合其平,主要對以下三個(gè)方面內(nèi)容進(jìn)行了探討:一是氣瓶的應(yīng)力分析;二是疲勞分析;三是缺陷分析。本文首先應(yīng)用ANSYS軟件對纏繞復(fù)合氣瓶進(jìn)行了有限元建模。對該纏繞復(fù)合氣瓶在自緊、工作、水壓試驗(yàn)、最小爆破以及零壓力這五種工況下的限元分析結(jié)果做了更進(jìn)一步的分析,表明該氣瓶同相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)完全符合。其次,將氣瓶中心設(shè)定為坐標(biāo),創(chuàng)建了一個(gè)1/4模型的氣瓶模型,對在充氣以及卸氣狀態(tài)下氣瓶的循環(huán)載荷情況進(jìn)行了模擬,同時(shí)還做出了疲勞分析,計(jì)算出了氣瓶的疲勞壽命次數(shù),從而為定期檢驗(yàn)纏繞氣瓶以及有效預(yù)測疲勞壽命給出了一定的參考。然后,采取路徑分量疊加,也就是疊加不同狀態(tài)下無缺陷以及有缺陷兩種模型的路徑參數(shù)的形式,分析了纏繞層有缺陷的氣瓶應(yīng)力分布狀態(tài),以及纏繞層表面缺陷對氣瓶的影響。最后,對纏繞復(fù)合氣瓶表現(xiàn)出來的其他的失效狀態(tài)進(jìn)行補(bǔ)充,主要有以下幾種模式:一是纖維增強(qiáng)層失效;二是純腐蝕失效;三是螺紋連接失效;四是鼓包失效。此外還提出了一些應(yīng)對這些問題的方法。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合材料 纏繞復(fù)合氣瓶 有限元 失效分析
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH49
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意義12
• 1.2 國內(nèi)外研究狀況12-14
• 1.3 文章主要研究內(nèi)容14-15
• 第2章 概述纏繞復(fù)合材料氣瓶15-25
• 2.1 立足結(jié)構(gòu)分析纏繞復(fù)合材料氣瓶15-16
• 2.2 復(fù)合氣瓶的材料選用16-20
• 2.2.1 選擇復(fù)合氣瓶內(nèi)襯材料16-17
• 2.2.2 纏繞層選用復(fù)合材料17-20
• 2.3 纏繞復(fù)合氣瓶的強(qiáng)度失效準(zhǔn)則20-23
• 2.3.1 合金內(nèi)膽的強(qiáng)度失效準(zhǔn)則20-21
• 2.3.2 纖維層的強(qiáng)度失效準(zhǔn)則21-23
• 2.4 纏繞氣瓶的纏繞成型規(guī)律23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 纏繞復(fù)合氣瓶的有限元分析25-37
• 3.1 有限元軟件ansys的介紹25
• 3.2 纏繞氣瓶的有限元模型的建立25-30
• 3.2.1 纏繞氣瓶的結(jié)構(gòu)26
• 3.2.2 單元的選擇26-28
• 3.2.3 材料特性的定義28
• 3.2.4 網(wǎng)格劃分28-30
• 3.2.5 邊界條件及加載30
• 3.2.6 加載過程30
• 3.3 纏繞復(fù)合氣瓶的有限元計(jì)算結(jié)果與分析30-34
• 3.3.1 各工況下內(nèi)襯和纖維層的應(yīng)力分布31-33
• 3.3.2 計(jì)算結(jié)果分析33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-37
• 第4章 纏繞復(fù)合氣瓶的疲勞分析37-49
• 4.1 氣瓶疲勞分析的意義37
• 4.2 疲勞失效概論37-40
• 4.2.1 疲勞概念的介紹37-38
• 4.2.2 影響疲勞強(qiáng)度的因素38-40
• 4.2.3 疲勞破壞產(chǎn)生的機(jī)理40
• 4.2.4 疲勞失效的危害40
• 4.3 ANSYS的疲勞分析介紹40-42
• 4.4 氣瓶疲勞分析的過程42-48
• 4.4.1 氣瓶的基本參數(shù)的定義42-43
• 4.4.2 氣瓶模型的建立及其網(wǎng)格劃分43-44
• 4.4.3 氣瓶模型的求解44-46
• 4.4.4 氣瓶模型的疲勞參數(shù)設(shè)定46-47
• 4.4.5 氣瓶的疲勞計(jì)算結(jié)果47-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第5章 含缺陷的纏繞層對氣瓶的影響49-63
• 5.1 建立缺陷模型49-51
• 5.2 氣瓶受纏繞層表面不同缺陷深度的影響51-55
• 5.2.1 各應(yīng)力受不同缺陷深度的影響51-54
• 5.2.2 界面壓力受不同缺陷深度的影響54-55
• 5.3 纏繞層表面不同缺陷長度對氣瓶的影響55-58
• 5.3.1 氣瓶各應(yīng)力受不同缺陷長度的影響55-57
• 5.3.2 氣瓶界面壓力受不同缺陷長度的影響57-58
• 5.4 氣瓶內(nèi)膽應(yīng)變受纏繞層缺陷的影響58-62
• 5.4.1 內(nèi)膽應(yīng)變受缺陷深度的影響58-60
• 5.4.2 氣瓶內(nèi)膽應(yīng)變受不同缺陷長度的影響60-62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 第6章 纏繞復(fù)合氣瓶的其他失效模式研究從63-71
• 6.1 纖維增強(qiáng)層的失效63-65
• 6.2 氣瓶的純腐蝕失效65-66
• 6.3 瓶端螺紋磨損失效66-67
• 6.4 氣瓶的鼓包失效67-68
• 6.5 應(yīng)力腐蝕失效68
• 6.6 氣瓶失效的防治68-69
• 6.7 本章小結(jié)69-71
• 第7章 結(jié)論與展望71-73
• 7.1 結(jié)論71
• 7.2 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-79
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79-81
• 致謝81

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6 記者 楊學(xué)鋒;啟用失效分析與預(yù)防技術(shù)[N];中國安全生產(chǎn)報(bào);2006年

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8 杜長全;企業(yè)如何重視質(zhì)量控制與可靠性工作[N];中國企業(yè)報(bào);2010年

9 本報(bào)記者 彭德倩 實(shí)習(xí)生 周揚(yáng)清;設(shè)備“良醫(yī)”[N];解放日報(bào);2013年

10 謝仕j，

本文編號：897224