基于ANSYS對(duì)車用液化天然氣氣瓶的失效模式分析.pdf

1、近年來(lái),液化天然氣(LNG)汽車作為一種節(jié)能環(huán)保車型發(fā)展十分迅速,車用液化天然氣氣瓶是該種車型的關(guān)鍵部件之一,作為一種新型產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)對(duì)它安全方面的研究相對(duì)較為缺乏,而且在許多城市還處在試運(yùn)行階段。因此,需要通過(guò)進(jìn)一步的研究來(lái)提高其安全性能。
　　本文主要針對(duì)車用液化天然氣氣瓶進(jìn)行了以下幾方面的研究:
　　首先,本文利用ANSYS軟件對(duì)車用液化天然氣氣瓶進(jìn)行建模,并分別對(duì)其在額定工作壓力1.6MPa和設(shè)計(jì)壓力3.2MPa下,進(jìn)

2、行了靜分析、熱分析、運(yùn)動(dòng)工況分析、約束失效模式分析、撞擊失效模式分析、腐蝕失效模式分析,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了校核,得出如下結(jié)論:
　　1、正常工況數(shù)值模擬分析結(jié)論
　　當(dāng)氣瓶?jī)?nèi)筒的壓力為1.6MPa時(shí),氣瓶在靜分析、熱分析和運(yùn)動(dòng)工況分析中都是符合強(qiáng)度要求的,是安全的。但當(dāng)氣瓶?jī)?nèi)筒壓力為3.2MPa時(shí),氣瓶在內(nèi)筒封頭與瓶嘴的連接處、內(nèi)筒封頭與內(nèi)筒筒身連接處均不滿足強(qiáng)度要求。
　　2、失效模式分析結(jié)論
　　(1)對(duì)氣瓶

3、內(nèi)筒施加軸向和環(huán)向約束,當(dāng)氣瓶?jī)?nèi)筒的壓力為1.6MPa時(shí),內(nèi)筒筒身的一般位置、外筒瓶嘴與上封頭的連接處和連接環(huán)與內(nèi)筒筒身的連接處不滿足強(qiáng)度要求;當(dāng)氣瓶?jī)?nèi)筒壓力為3.2MPa時(shí),不僅在上述位置不滿足強(qiáng)度要求,還在內(nèi)筒封頭與筒身連接處、內(nèi)筒上封頭、內(nèi)筒瓶嘴與上封頭連接處不滿足強(qiáng)度要求。
　　(2)對(duì)氣瓶?jī)?nèi)筒施加徑向和環(huán)向約束,當(dāng)氣瓶?jī)?nèi)筒的壓力為1.6MPa時(shí),內(nèi)筒體筒身的一般位置、內(nèi)筒封頭與筒身的連接處、外筒瓶嘴與上封頭的連接處和連接

4、環(huán)與內(nèi)筒筒身的連接處不滿足強(qiáng)度要求;當(dāng)氣瓶?jī)?nèi)筒壓力為3.2MPa時(shí),不滿足強(qiáng)度要求的位置與對(duì)氣瓶施加環(huán)向、軸向約束時(shí)的一致。
　　(3)對(duì)氣瓶?jī)?nèi)筒施加全約束,當(dāng)氣瓶?jī)?nèi)筒的壓力為1.6MPa時(shí),內(nèi)筒體筒身的一般位置、內(nèi)筒封頭與筒身的連接處和連接環(huán)與內(nèi)筒筒身的連接處不滿足強(qiáng)度要求;當(dāng)氣瓶?jī)?nèi)筒壓力為3.2MPa時(shí),不滿足強(qiáng)度要求的位置與對(duì)氣瓶施加環(huán)向、徑向約束時(shí)的一致。
　　(4)對(duì)氣瓶進(jìn)行撞擊失效模式分析,當(dāng)氣瓶?jī)?nèi)筒的壓力為1.

5、6MPa時(shí),外筒封頭與外筒筒身的連接處不滿足強(qiáng)度要求;當(dāng)氣瓶?jī)?nèi)筒壓力為3.2MPa時(shí),內(nèi)筒筒身一般位置、內(nèi)筒封頭與筒身的連接處、內(nèi)筒封頭的一般位置、內(nèi)筒瓶嘴與封頭的連接處、外筒上封頭與筒體的連接處均不滿足強(qiáng)度要求。
　　(5)對(duì)氣瓶進(jìn)行腐蝕失效模式分析,當(dāng)氣瓶?jī)?nèi)筒的壓力為1.6MPa,其內(nèi)筒筒壁腐蝕到2mm時(shí),內(nèi)筒體的一般位置、內(nèi)筒封頭與內(nèi)筒筒身的連接處、內(nèi)筒上封頭的一般位置、內(nèi)筒瓶嘴與內(nèi)筒封頭連接處均不滿足強(qiáng)度要求的要求,當(dāng)氣瓶

6、內(nèi)筒壓力為3.2MPa,其內(nèi)筒筒壁腐蝕到2.4mm時(shí),內(nèi)筒的一般位置、內(nèi)筒封頭與內(nèi)筒筒身的連接處、內(nèi)筒上封頭的一般位置、內(nèi)筒瓶嘴與內(nèi)筒封頭連接處均不滿足強(qiáng)度要求的要求。
　　(6)對(duì)車用液化天然氣氣瓶在不同環(huán)境中的汽化時(shí)間進(jìn)行了計(jì)算,當(dāng)車用液化天然氣氣瓶處在火災(zāi)環(huán)境中,保溫層發(fā)生失效,瓶?jī)?nèi)液化天然氣的汽化時(shí)間較短,僅為0.22h和0.3h;而當(dāng)氣瓶處在常溫環(huán)境中,保溫層發(fā)生失效,瓶?jī)?nèi)液化天然氣的汽化時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),為1.04h和1.