鋁內(nèi)襯碳纖維全纏繞復(fù)合材料氣瓶結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、金屬內(nèi)襯全纏繞復(fù)合材料氣瓶具有承載力強(qiáng)、質(zhì)量輕、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。對(duì)復(fù)合材料氣瓶進(jìn)行力學(xué)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)具有非常重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。目前，從研究的領(lǐng)域及方向來(lái)看，有關(guān)復(fù)合材料氣瓶穩(wěn)定性理論分析比較少見(jiàn)。由于復(fù)合材料氣瓶結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，影響其性能的因素比較多。本文主要對(duì)以下四個(gè)方面進(jìn)行研究：
　　1、纖維纏繞復(fù)合材料氣瓶的力學(xué)分析。根據(jù)復(fù)合材料氣瓶的受力特點(diǎn)，在內(nèi)襯不失穩(wěn)的條件下，推導(dǎo)了不同類型的圓筒內(nèi)襯與纖維

2、纏繞筒體之間的最小粘接強(qiáng)度計(jì)算公式。結(jié)論表明內(nèi)襯材料和內(nèi)襯模型的長(zhǎng)徑比對(duì)其穩(wěn)定性有很大影響。并運(yùn)用網(wǎng)格理論方法對(duì)纖維纏繞復(fù)合材料氣瓶進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　2、全纏繞復(fù)合材料氣瓶的有限元分析。利用ANSYS有限元參數(shù)化編程語(yǔ)言（APDL）建立與復(fù)合材料氣瓶力學(xué)性能盡可能一致的參數(shù)化有限元模型。在模型中，實(shí)現(xiàn)了封頭段螺旋纖維層的變厚和變角度，考慮了自緊影響。采用瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)方法模擬復(fù)合材料氣瓶加壓卸載過(guò)程，并對(duì)該復(fù)合材料氣瓶在不同工況下的

3、有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，結(jié)果表明復(fù)合材料氣瓶的應(yīng)力分布水平和失效模式均符合DOT-CFFC標(biāo)準(zhǔn)。
　　3、自緊力的優(yōu)化。參考DOT-CFFC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定并結(jié)合復(fù)合材料氣瓶在不同工況下應(yīng)力水平，采用二分法查找方法確定了自緊力范圍，根據(jù)復(fù)合材料氣瓶在工作壓力下的應(yīng)力分布得到最佳自緊力，實(shí)現(xiàn)了自緊力的優(yōu)化。
　　4、自緊和內(nèi)襯材料非線性的研究。利用上述有限元模型，探討自緊和內(nèi)襯材料的非線性組成的四種不同類型復(fù)合材料氣瓶模型對(duì)復(fù)合材