本文選題：復(fù)合氣瓶　切入點：網(wǎng)格理論　出處：《北京化工大學(xué)》2011年碩士論文

【摘要】：本文以1.8L復(fù)合材料氣瓶為例,采用ANSYS12.0中APDL語言建立起復(fù)合材料氣瓶的有限元模型,并對封頭段、封頭與筒身過渡段、封頭與極孔過渡段做了變厚度和變角度的處理,使得有限元模型更加接近真實情況。在復(fù)合材料氣瓶制造過程中,自緊是一項重要工藝,自緊后內(nèi)膽產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力；當(dāng)氣瓶正常工作時,內(nèi)膽在工作壓力下產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力與預(yù)緊后產(chǎn)生的殘余壓縮應(yīng)力相迭加,內(nèi)膽應(yīng)力降低,外側(cè)纖維應(yīng)力提高,使得氣瓶的應(yīng)力分布更合理。根據(jù)《DOTCFFC》標(biāo)準(zhǔn),分析了自緊過程和確定了自緊壓力的范圍；給出了復(fù)合氣瓶在工作狀態(tài)下、水壓試驗狀態(tài)下和最小爆破壓力狀態(tài)下的內(nèi)膽MISES應(yīng)力分布和纖維層的纖維向應(yīng)力分布,并將自緊和非自緊狀態(tài)下氣瓶的應(yīng)力狀況進(jìn)行了對比,證明了自緊作用能顯著提高氣瓶的力學(xué)性能。考慮了幾何非線性對復(fù)合材料氣瓶性能的影響以及根據(jù)內(nèi)膽應(yīng)力值確定了疲勞破壞的位置。 本文采用ANSYS中的優(yōu)化模塊對復(fù)合材料氣瓶進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。在優(yōu)化設(shè)計中,以纖維層的體積最小為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),以自緊壓力、纖維厚度和纏繞角度為設(shè)計變量,根據(jù)《DOT CFFC》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各工況下的應(yīng)力限制范圍作為狀態(tài)變量,采用零階優(yōu)化的方法綜合考慮自緊壓力、纖維厚度以及纏繞角度對各工況應(yīng)力的影響和復(fù)合氣瓶纖維層體積的影響；并分析了單個設(shè)計變量對復(fù)合材料氣瓶各工況下的應(yīng)力的影響。
[Abstract]:Taking 1.8L composite gas cylinder as an example, the finite element model of composite gas cylinder is established by using APDL language in ANSYS12.0, and the variable thickness and angle of the head segment, the head and cylinder body transition section, the head and the pole hole transition section are treated.The finite element model is closer to the real situation.Self-tightening is an important process in the manufacture of composite gas cylinders, in which residual compressive stress is produced in the inner tank after self-tightening, and when the cylinder is in normal operation,The stress distribution of gas cylinder is more reasonable due to the superposition of tensile stress under working pressure and residual compressive stress after pre-tightening. The stress of inner bile decreases and the stress of outer fiber increases.According to < DOTCFFC > standard, the self-tightening process is analyzed and the range of self-tightening pressure is determined, and the distribution of MISES stress in inner bile and fiber direction stress in fiber layer under the condition of water pressure test and minimum blasting pressure are given.The stress state of the gas cylinder under the condition of self-tightening and non-self-compaction is compared and it is proved that the self-tightening can improve the mechanical properties of the cylinder significantly.The effect of geometric nonlinearity on the properties of composite gas cylinders was considered and the fatigue failure position was determined according to the stress values of inner gallbladder.In this paper, the optimization module of ANSYS is used to optimize the design of composite cylinder.In the optimization design, the minimum volume of the fiber layer is taken as the optimization objective function, the self-tightening pressure, the fiber thickness and the winding angle are taken as the design variables, and the stress limit range under the working conditions stipulated by the < DOT CFFC > standard is taken as the state variable.The effects of self-tightening pressure, fiber thickness and winding angle on the stress and the volume of fiber layer of the composite cylinder are considered by the zero-order optimization method.The influence of a single design variable on the stress of composite cylinder under different working conditions was analyzed.
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TH49;TB333

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本文編號：1718314