【摘要】：具有金屬內(nèi)襯的全纏繞復(fù)合氣瓶具有高承壓、高疲勞壽命、質(zhì)輕、耐腐蝕、安全性好等優(yōu)良性能,已廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑、交通等領(lǐng)域。因此對(duì)復(fù)合氣瓶進(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。 本文基于MSC.Marc有限元平臺(tái),以計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬為主,與理論分析相結(jié)合,較全面的分析了纖維纏繞復(fù)合氣瓶內(nèi)襯及復(fù)合層的力學(xué)性能,并對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。主要研究結(jié)果如下： 以實(shí)際工藝過程為基礎(chǔ),建模過程中考慮了封頭處纏繞層厚度和沿子午線纏繞角的不斷變化,對(duì)封頭每個(gè)單元分別定義了單元厚度及材料主方向,選擇八節(jié)點(diǎn)六面體單元,對(duì)幾何突變的地方進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化,從而建立了符合實(shí)際的復(fù)合氣瓶有限元模型。 通過對(duì)116L復(fù)合氣瓶的有限元分析,獲得了鋁內(nèi)襯在預(yù)緊壓力、工作壓力及爆破壓力等條件下的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律,計(jì)算了內(nèi)襯爆破壓力與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比誤差為2.5%；研究了不同位置、尺寸內(nèi)襯缺陷對(duì)內(nèi)襯爆破壓力、位移、應(yīng)力及應(yīng)變分布的影響。結(jié)果顯示,夾雜周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中,夾雜處位移、應(yīng)力、應(yīng)變分布不均,夾雜的存在不僅會(huì)影響內(nèi)襯的爆破壓力,而且影響到氣瓶的使用壽命。 分析了兩種鋪層下復(fù)合層的應(yīng)力分布規(guī)律和極限承載能力。鋪層二鋪層設(shè)計(jì)較合理,極限承載能力大；研究了長徑比和內(nèi)襯壁厚對(duì)氣瓶性能的影響,對(duì)氣瓶進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 這些結(jié)果可為工藝參數(shù)的確定和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
【圖文】：

承壓、高疲勞壽命、質(zhì)輕、耐腐蝕等優(yōu)良吐能的完美結(jié)合[3，4]，已廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑、交通等領(lǐng)域[5]。全纏繞復(fù)合氣瓶結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。復(fù)合氣瓶結(jié)構(gòu)由內(nèi)襯層、纖維纏繞增強(qiáng)層和外保護(hù)層組成。內(nèi)襯主要起到氣密、耐溫和防腐的作用;纖維纏繞增強(qiáng)層是內(nèi)壓的主要承載體;外保護(hù)層是為了提高復(fù)合氣瓶抗外載荷沖擊特性。目前，復(fù)合氣瓶主要應(yīng)用于汽車的壓縮天然氣(CNG)氣瓶、呼吸器系統(tǒng)(包括背負(fù)式和小型呼吸器以及逃生用的呼吸面具)以及航空或航海(包括逃生滑梯充氣裝置和航空吸氧裝置)[l]。l)內(nèi)襯;2)纖維纏繞層;3)玻璃纖維纏繞層圖1.1全纏繞復(fù)合氣瓶結(jié)構(gòu)示意圖 Fig.1.1SchematicdiagramoffullywraPPedeomPositeeylinder

3纖維纏繞復(fù)合氣瓶成型工藝復(fù)合氣瓶的成型工藝包括內(nèi)襯成型工藝和纖維纏繞成型工藝[7]。復(fù)合氣瓶的制造工藝流程圖如圖1.2所示。鋁鋁內(nèi)襯制造造 造造造造造造造造造造造造造造造造 拉 拉 拉拉伸、旋壓、熱處理、機(jī)加工等等 纖纖維纏繞繞 固固化化 批批批批批批 批批量檢驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)水水壓試驗(yàn)驗(yàn) 驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)包裝、入庫 庫圖1.2復(fù)合氣瓶的制造工藝流程圖 Fig.1.2ManufacturingflowchartofeomPositeeylinders
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH49

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5 鄭強(qiáng);全纏繞復(fù)合氣瓶有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];武漢理工大學(xué);2008年

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8 張漩;鋁合金內(nèi)膽碳纖維纏繞氣瓶結(jié)構(gòu)分析與研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

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10 徐平安;復(fù)合環(huán)形氣瓶纏繞張力及其控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)大直徑[D];中南大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：2531400