【摘要】： 全纏繞復(fù)合氣瓶具有質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)效率高、氣密性好、可靠性高、負(fù)載工作壽命長、安全性好的特點，其應(yīng)用范圍越來越廣，因此對復(fù)合氣瓶進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計方法的研究具有十分重要的理論意義與工程應(yīng)用價值。 本文借助ANSYS有限元分析軟件，采用有限元分析方法，對纖維全纏繞鋁內(nèi)襯復(fù)合氣瓶進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析，探討了復(fù)合氣瓶有限元模型的建立，對復(fù)合氣瓶有限元分析模型的單元選擇、網(wǎng)格密度、邊界條件、實常數(shù)的確定等進(jìn)行了研究；采用ANSYS參數(shù)化編程語言(APDL)編制了復(fù)合氣瓶有限元建模、加載和求解以及結(jié)果后處理參數(shù)化有限元分析程序。通過對典型的6.8 L復(fù)合呼吸氣瓶的ANSYS有限元結(jié)構(gòu)分析，獲得了復(fù)合氣瓶在預(yù)緊壓力、使用壓力及爆破壓力等條件下的應(yīng)力分布和位移，并根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對其結(jié)構(gòu)合理性進(jìn)行了討論；論文還分析了預(yù)緊壓力對復(fù)合氣瓶承載能力的作用和影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)預(yù)緊壓力可以改善工作壓力下內(nèi)襯和纖維的應(yīng)力分配，可以充分發(fā)揮復(fù)合材料強度高的性能特點，同時降低內(nèi)襯工作壓力下的應(yīng)力水平，從而可以大幅提高氣瓶的承載能力和疲勞壽命。 本文對系列全纏繞復(fù)合氣瓶有限元建模的參數(shù)化特征進(jìn)行了分析；利用VC++編寫了復(fù)合氣瓶專用設(shè)計分析程序，該程序基于ANSYS有限元分析軟件；采用VC對ANSYS有限元分析軟件封裝的技術(shù)，可在非ANSYS軟件界面中，通過輸入?yún)?shù)，直接生成系列全纏繞復(fù)合氣瓶有限元分析程序，實現(xiàn)了全纏繞復(fù)合氣瓶建模、有限元分析計算和有選擇地提取分析所需計算結(jié)果等功能。本文發(fā)展的全纏繞復(fù)合氣瓶有限元參數(shù)化分析軟件與方法可以快速、準(zhǔn)確地對系列全纏繞復(fù)合氣瓶進(jìn)行有限元數(shù)值分析，可對其各結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計；同時，本軟件還可使一般工程人員能夠采用ANSYS有限元軟件進(jìn)行復(fù)合氣瓶的結(jié)構(gòu)設(shè)計卻無需學(xué)習(xí)龐大而繁雜的ANSYS有限元軟件，因此，本文的研究工作具有一定的工程應(yīng)用價值。
【圖文】：

型氣瓶;第二類是金屬內(nèi)襯環(huán)向纏繞復(fù)合材料增強型復(fù)合氣瓶;第三類是金屬內(nèi)襯全纏繞復(fù)合材料增強型復(fù)合氣瓶，第四類是塑料內(nèi)襯全纏繞復(fù)合材料增強型復(fù)合氣瓶，具體結(jié)構(gòu)形式如圖1一1所示。由于復(fù)合氣瓶不僅兼顧了金屬內(nèi)襯的良好加工性、氣密性、耐蝕性和高強度、高韌性等特點，又綜合了復(fù)合材料重量輕、安全性好以及良好的可設(shè)計性等優(yōu)點，使其具有高承壓能力、高疲勞壽命、質(zhì)輕、耐腐等優(yōu)良性能，在相同容積和壓力條件下，，復(fù)合氣瓶比鋼質(zhì)氣瓶的重量可減輕1/3一2/3;同時復(fù)合材料在受到撞擊或高速沖擊發(fā)生破壞時，不會產(chǎn)生具有危險性的碎片，從而降低或避免了對人員的傷害〔2]，復(fù)合氣瓶比金屬氣瓶具有更好的使用安全性。TypeZ了夢牌3科。。p.獷.戶洲d協(xié)的m抽幼姍解。乃攀體，、，魷歲卜下以份切扮娜p目摘姍抽別犯拍你腳橄李協(xié)O月5翻護(hù)‘圖1一1氣瓶的四類結(jié)構(gòu)形式碳纖維全纏繞復(fù)合氣瓶實體結(jié)構(gòu)如圖1一2所示

型氣瓶;第二類是金屬內(nèi)襯環(huán)向纏繞復(fù)合材料增強型復(fù)合氣瓶;第三類是金屬內(nèi)襯全纏繞復(fù)合材料增強型復(fù)合氣瓶，第四類是塑料內(nèi)襯全纏繞復(fù)合材料增強型復(fù)合氣瓶，具體結(jié)構(gòu)形式如圖1一1所示。由于復(fù)合氣瓶不僅兼顧了金屬內(nèi)襯的良好加工性、氣密性、耐蝕性和高強度、高韌性等特點，又綜合了復(fù)合材料重量輕、安全性好以及良好的可設(shè)計性等優(yōu)點，使其具有高承壓能力、高疲勞壽命、質(zhì)輕、耐腐等優(yōu)良性能，在相同容積和壓力條件下，復(fù)合氣瓶比鋼質(zhì)氣瓶的重量可減輕1/3一2/3;同時復(fù)合材料在受到撞擊或高速沖擊發(fā)生破壞時，不會產(chǎn)生具有危險性的碎片，從而降低或避免了對人員的傷害〔2]，復(fù)合氣瓶比金屬氣瓶具有更好的使用安全性。TypeZ了夢牌3科。。p.獷.戶洲d協(xié)的m抽幼姍解。乃攀體，、，魷歲卜下以份切扮娜p目摘姍抽別犯拍你腳橄李協(xié)O月5翻護(hù)‘圖1一1氣瓶的四類結(jié)構(gòu)形式碳纖維全纏繞復(fù)合氣瓶實體結(jié)構(gòu)如圖1一2所示
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH49

【引證文獻(xiàn)】

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1 徐明林;吳曉青;安明康;;UHMWPE纖維纏繞鋁內(nèi)襯復(fù)合材料氣瓶爆破壓力預(yù)測[J];纖維復(fù)合材料;2011年04期

2 劉冬霞;梁力;李明;鮑性磊;李鑫;;碳纖維纏繞壓力容器動力特性有限元分析[J];沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 黃海青;纖維纏繞鋁內(nèi)襯復(fù)合氣瓶的有限元分析[D];大連理工大學(xué);2011年

2 李曉輝;車用全復(fù)合材料CNG氣瓶的安全可靠性分析[D];首都經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué);2010年

3 許沛勤;基于虛擬儀器的結(jié)晶器溫度場可視化系統(tǒng)[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2012年

本文編號：2639578