纏繞復(fù)合氣瓶的失效分析.pdf

1、復(fù)合材料是由兩種或多種不同材料構(gòu)成的，金屬內(nèi)襯以及高強(qiáng)度的纖維是其主要構(gòu)成材料，這種材料具有質(zhì)量輕、安全性高以及高強(qiáng)度的特點(diǎn)，現(xiàn)已在市場(chǎng)上得到廣泛應(yīng)用。近年來，復(fù)合材料的相關(guān)工藝取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，復(fù)合材料氣瓶的相關(guān)技術(shù)也因此獲得了巨大的發(fā)展?，F(xiàn)階段，天然氣燃料汽車的壓縮天然氣（CNG)氣瓶是復(fù)合材料氣瓶最為常見的應(yīng)用。CNG氣瓶在使用中可能會(huì)發(fā)生一些無法預(yù)料的事故或者故障，這就導(dǎo)致人們?cè)絹碓疥P(guān)注氣瓶的失效分析領(lǐng)域。本文的研究對(duì)象為CNG

2、的纏繞復(fù)合氣瓶，主要對(duì)以下三個(gè)方面內(nèi)容進(jìn)行了探討：一是氣瓶的應(yīng)力分析；二是疲勞分析；三是缺陷分析。
　　本文首先應(yīng)用ANSYS軟件對(duì)纏繞復(fù)合氣瓶進(jìn)行了有限元建模。對(duì)該纏繞復(fù)合氣瓶在自緊、工作、水壓試驗(yàn)、最小爆破以及零壓力這五種工況下的有限元分析結(jié)果做了更進(jìn)一步的分析，表明該氣瓶同相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)完全符合。
　　其次，將氣瓶中心設(shè)定為坐標(biāo)，創(chuàng)建了一個(gè)1/4模型的氣瓶模型，對(duì)在充氣以及卸氣狀態(tài)下氣瓶的循環(huán)載荷情況進(jìn)行了模擬，同時(shí)還做出

3、了疲勞分析，計(jì)算出了氣瓶的疲勞壽命次數(shù)，從而為定期檢驗(yàn)纏繞氣瓶以及有效預(yù)測(cè)疲勞壽命給出了一定的參考。
　　然后，采取路徑分量疊加，也就是疊加不同狀態(tài)下無缺陷以及有缺陷兩種模型的路徑參數(shù)的形式，分析了纏繞層有缺陷的氣瓶應(yīng)力分布狀態(tài)，以及纏繞層表面缺陷對(duì)氣瓶的影響。
　　最后，對(duì)纏繞復(fù)合氣瓶表現(xiàn)出來的其他的失效狀態(tài)進(jìn)行補(bǔ)充，主要有以下幾種模式：一是纖維增強(qiáng)層失效；二是純腐蝕失效；三是螺紋連接失效；四是鼓包失效。此外還提出了一些應(yīng)