本文關(guān)鍵詞：帶缺陷的CNG-2氣瓶安全評(píng)估與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：CNG-2壓縮天然氣纏繞氣瓶在生產(chǎn)和使用過(guò)程中，常由于材料缺陷或外界撞擊等因素使得纏繞層表面出現(xiàn)裂紋或劃傷缺陷，使氣瓶局部應(yīng)力增大，有時(shí)降低了使用壽命，甚至導(dǎo)致內(nèi)膽爆破，發(fā)生安全事故。本文以CNG-2氣瓶為研究對(duì)象，用ANSYS模擬分析方法并運(yùn)用路徑疊加技術(shù)，探討了CNG-2氣瓶在各工況下的應(yīng)力分布、纏繞層表面中部出現(xiàn)不同類型裂紋缺陷時(shí)應(yīng)力分布、疲勞壽命分析以及裂紋局部最大應(yīng)力擬合計(jì)算四個(gè)方面的內(nèi)容。 通過(guò)建模分析，得到了氣瓶在自緊壓力、零壓、水壓、最大充裝壓力、工作壓力及最小爆破壓力下各路徑的應(yīng)力分布曲線。通過(guò)自緊加載的分析，得到了內(nèi)膽上殘余應(yīng)力分布。采用路徑疊加技術(shù)，得到了內(nèi)膽內(nèi)外壁自緊后的應(yīng)力重新分布，觀察到自緊后沿著壁厚應(yīng)力分布均勻化，得到了無(wú)缺陷氣瓶的各個(gè)階段的分布曲線。 對(duì)于纏繞層中部表面上含不同深度與不同長(zhǎng)度的裂紋缺陷，采用設(shè)定路徑分量疊加方法，即利用無(wú)缺陷模型和缺陷模型在不同狀態(tài)下的路徑參數(shù)進(jìn)行組合和疊加，得到氣瓶從完整模型演化到缺陷模型的分析模擬結(jié)果。氣瓶在使用過(guò)程中，所承受的最大壓力為最大充裝壓力，以此進(jìn)行含缺陷氣瓶分析。與無(wú)缺陷的氣瓶比較，得到了不同缺陷深度及長(zhǎng)度對(duì)氣瓶各部位強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)纏繞層缺陷深度及長(zhǎng)度變化對(duì)氣瓶裂紋局部附近的氣瓶強(qiáng)度和使用安全性有影響，而遠(yuǎn)離缺陷的其他部位的性能幾乎不受纏繞層缺陷深度及長(zhǎng)度的影響。 本文參照鋼制壓力容器的分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中所載疲勞分析分析方法，，計(jì)算了無(wú)缺陷與含缺陷氣瓶的疲勞壽命。結(jié)果表明：纏繞層表面裂紋深度小于某一數(shù)值時(shí)，氣瓶使用壽命不受缺陷影響；纏繞層表面裂紋長(zhǎng)度增加對(duì)使用壽命有影響。 最后，為探討不同缺陷對(duì)氣瓶局部造成的影響，取裂紋局部附近應(yīng)力分量進(jìn)行公式擬合，獲得了氣瓶裂紋局部應(yīng)力峰值與裂紋深度或長(zhǎng)度的關(guān)系式。 本文的結(jié)論是：裂紋局部應(yīng)力受裂紋深度和長(zhǎng)度的影響；遠(yuǎn)離裂紋的其他部位幾乎不受裂紋的影響；當(dāng)裂紋深度超過(guò)某個(gè)數(shù)值時(shí)，缺陷對(duì)氣瓶的疲勞壽命有影響。
【關(guān)鍵詞】：CNG-2氣瓶 纏繞層 缺陷分析 使用壽命 應(yīng)力分析
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH49
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 研究意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.4 研究方法15-16
• 第二章 CNG-2 氣瓶的有限元模擬分析16-31
• 2.1 CNG-2 氣瓶模型的建立16-17
• 2.1.1 技術(shù)指標(biāo)16
• 2.1.2 氣瓶的基本幾何尺寸16-17
• 2.1.3 原材料17
• 2.1.4 工藝參數(shù)17
• 2.2 復(fù)合材料 CNG 氣瓶有限元模型的建立17-20
• 2.2.1 復(fù)合材料氣瓶模型與網(wǎng)格17-18
• 2.2.2 材料特性定義[19]18
• 2.2.3 邊界條件及載荷加載18-19
• 2.2.4 加載過(guò)程及路徑顯示19-20
• 2.3 應(yīng)力結(jié)果分析（無(wú)缺陷氣瓶）20-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第三章 含缺陷的 CNG-2 氣瓶應(yīng)力分析31-52
• 3.1 裂紋缺陷模型的建模31-32
• 3.2 裂紋在最大充裝狀態(tài)的影響32-35
• 3.2.1 在最大充裝壓力下直接應(yīng)力32-34
• 3.2.2 缺陷氣瓶在最大充裝與卸載壓力疊加下的應(yīng)力34-35
• 3.3 纏繞層表面不同缺陷深度對(duì)氣瓶的影響35-42
• 3.3.1 不同缺陷深度對(duì)各應(yīng)力的影響35-38
• 3.3.2 不同缺陷深度對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度與等效應(yīng)力的影響38-41
• 3.3.3 不同缺陷深度對(duì)界面壓力的影響41-42
• 3.4 纏繞層表面不同缺陷長(zhǎng)度對(duì)氣瓶的影響42-48
• 3.4.1 不同缺陷長(zhǎng)度對(duì)氣瓶各應(yīng)力的影響42-44
• 3.4.2 不同缺陷長(zhǎng)度對(duì)氣瓶應(yīng)力強(qiáng)度與等效應(yīng)力的影響44-47
• 3.4.3 不同缺陷長(zhǎng)度對(duì)氣瓶界面壓力的影響47-48
• 3.5 纏繞層缺陷對(duì)氣瓶?jī)?nèi)膽應(yīng)變的影響48-51
• 3.5.1 不同缺陷深度對(duì)內(nèi)膽應(yīng)變的影響48-49
• 3.5.2 不同缺陷長(zhǎng)度對(duì)內(nèi)膽應(yīng)變的影響49-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第四章 含裂紋缺陷的 CNG-2 氣瓶疲勞性能研究52-65
• 4.1 影響疲勞的因素52-53
• 4.2 纖維復(fù)合材料疲勞性能的研究53-55
• 4.2.1 影響復(fù)合材料疲勞特性的因素53-54
• 4.2.2 累計(jì)損傷理論54
• 4.2.3 剩余強(qiáng)度理論54
• 4.2.4 纖維復(fù)合材料疲勞性能54-55
• 4.2.5 纖維層的疲勞55
• 4.3 鋼內(nèi)膽的疲勞性能研究55-56
• 4.4 纖維層表面不同缺陷深度對(duì)氣瓶的疲勞壽命影響56-61
• 4.4.1 無(wú)缺陷的氣瓶疲勞分析57-59
• 4.4.2 含缺陷的氣瓶疲勞分析59-60
• 4.4.3 含不同缺陷深度對(duì)氣瓶疲勞壽命的影響60-61
• 4.5 纖維層表面不同缺陷長(zhǎng)度對(duì)氣瓶疲勞壽命的影響61-63
• 4.6 提高氣瓶的抗疲勞性63
• 4.6.1 提高復(fù)合材料的抗疲勞性63
• 4.6.2 提高鋼內(nèi)膽的抗疲勞性能63
• 4.7 本章小結(jié)63-65
• 第五章 不同缺陷 CNG-2 氣瓶應(yīng)力分量與缺陷深度和長(zhǎng)度的變化規(guī)律總結(jié)65-72
• 5.1 纏繞層表面含缺陷的各應(yīng)力分量公式擬合65-68
• 5.1.1 不同缺陷深度的 SZ 與 SY 最值擬合65-67
• 5.1.2 不同缺陷長(zhǎng)度的 SZ 與 SY 最值的擬合67-68
• 5.2 纏繞層表面缺陷的 sint 與 seqv 值的擬合68-71
• 5.2.1 不同缺陷深度的 sint 與 seqv 最值的擬合68-70
• 5.2.2 不同缺陷長(zhǎng)度的 SINT 與 SEQV 最值的擬合70-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論與展望72-73
• 結(jié)論72
• 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果76-77
• 致謝77-78
• 附件78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：298153