本文關(guān)鍵詞：帶缺陷的CNG-2氣瓶安全評估與分析，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，使氣瓶局部應力增大，有時降低了使用壽命，甚至導致內(nèi)膽爆破，發(fā)生安全事故。本文以CNG-2氣瓶為研究對象，用ANSYS模擬分析方法并運用路徑疊加技術(shù)，探討了CNG-2氣瓶在各工況下的應力分布、纏繞層表面中部出現(xiàn)不同類型裂紋缺陷時應力分布、疲勞壽命分析以及裂紋局部最大應力擬合計算四個方面的內(nèi)容。 通過建模分析，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力分布曲線。通過自緊加載的分析，得到了內(nèi)膽上殘余應力分布。采用路徑疊加技術(shù)，得到了內(nèi)膽內(nèi)外壁自緊后的應力重新分布，觀察到自緊后沿著壁厚應力分布均勻化，得到了無缺陷氣瓶的各個階段的分布曲線。 對于纏繞層中部表面上含不同深度與不同長度的裂紋缺陷，采用設定路徑分量疊加方法，即利用無缺陷模型和缺陷模型在不同狀態(tài)下的路徑參數(shù)進行組合和疊加，得到氣瓶從完整模型演化到缺陷模型的分析模擬結(jié)果。氣瓶在使用過程中，所承受的最大壓力為最大充裝壓力，以此進行含缺陷氣瓶分析。與無缺陷的氣瓶比較，得到了不同缺陷深度及長度對氣瓶各部位強度的影響，發(fā)現(xiàn)纏繞層缺陷深度及長度變化對氣瓶裂紋局部附近的氣瓶強度和使用安全性有影響，而遠離缺陷的其他部位的性能幾乎不受纏繞層缺陷深度及長度的影響。 本文參照鋼制壓力容器的分析設計標準中所載疲勞分析分析方法，，計算了無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，氣瓶使用壽命不受缺陷影響；纏繞層表面裂紋長度增加對使用壽命有影響。 最后，為探討不同缺陷對氣瓶局部造成的影響，取裂紋局部附近應力分量進行公式擬合，獲得了氣瓶裂紋局部應力峰值與裂紋深度或長度的關(guān)系式。 本文的結(jié)論是：裂紋局部應力受裂紋深度和長度的影響；遠離裂紋的其他部位幾乎不受裂紋的影響；當裂紋深度超過某個數(shù)值時，缺陷對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 應力分析
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 研究內(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 復合材料 CNG 氣瓶有限元模型的建立17-20
• 2.2.1 復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 加載過程及路徑顯示19-20
• 2.3 應力結(jié)果分析（無缺陷氣瓶）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力34-35
• 3.3 纏繞層表面不同缺陷深度對氣瓶的影響35-42
• 3.3.1 不同缺陷深度對各應力的影響35-38
• 3.3.2 不同缺陷深度對應力強度與等效應力的影響38-41
• 3.3.3 不同缺陷深度對界面壓力的影響41-42
• 3.4 纏繞層表面不同缺陷長度對氣瓶的影響42-48
• 3.4.1 不同缺陷長度對氣瓶各應力的影響42-44
• 3.4.2 不同缺陷長度對氣瓶應力強度與等效應力的影響44-47
• 3.4.3 不同缺陷長度對氣瓶界面壓力的影響47-48
• 3.5 纏繞層缺陷對氣瓶內(nèi)膽應變的影響48-51
• 3.5.1 不同缺陷深度對內(nèi)膽應變的影響48-49
• 3.5.2 不同缺陷長度對內(nèi)膽應變的影響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 纖維復合材料疲勞性能的研究53-55
• 4.2.1 影響復合材料疲勞特性的因素53-54
• 4.2.2 累計損傷理論54
• 4.2.3 剩余強度理論54
• 4.2.4 纖維復合材料疲勞性能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氣瓶的疲勞壽命影響56-61
• 4.4.1 無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 含不同缺陷深度對氣瓶疲勞壽命的影響60-61
• 4.5 纖維層表面不同缺陷長度對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 氣瓶應力分量與缺陷深度和長度的變化規(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73-76
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果76-77
• 致謝77-78
• 附件78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐延海;李永生;黃海波;;全復合材料車用天然氣氣瓶使用壽命的計算與分析[J];玻璃鋼/復合材料;2010年03期

2 修英姝;崔德剛;;復合材料層合板穩(wěn)定性的鋪層優(yōu)化設計[J];工程力學;2005年06期

3 嵇醒,顧星若,戴瑛;纖維纏繞壓力容器的爆破壓力與纖維強度轉(zhuǎn)換率[J];高科技纖維與應用;2003年04期

4 陳汝訓;具有襯里的纖維纏繞壓力容器分析[J];固體火箭技術(shù);1999年04期

5 張彥考,張鐸;大型復合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方法研究[J];固體火箭技術(shù);2003年03期

6 陳汝訓;纖維纏繞圓筒壓力容器結(jié)構(gòu)分析[J];固體火箭技術(shù);2004年02期

7 邊文鳳,孫芳,王彪;提高金屬內(nèi)襯容器承載能力的預外壓法[J];固體火箭技術(shù);2005年01期

8 紀曉懿;金長義;;含凹坑缺陷的薄壁圓筒形壓力容器疲勞壽命數(shù)值模擬研究[J];化工技術(shù)與開發(fā);2008年07期

9 陳金梅;黃更平;金譽輝;;壓力容器的疲勞壽命分析[J];化工技術(shù)與開發(fā);2011年10期

10 梁軍,杜善義,許興利,陳曉峰;含缺陷纖維增強復合材料熱膨脹系數(shù)預報[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;1997年03期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 黃海青;纖維纏繞鋁內(nèi)襯復合氣瓶的有限元分析[D];大連理工大學;2011年

2 郭亞芳;CNG復合材料纏繞氣瓶的安全分析[D];華南理工大學;2011年

3 蔡九茂;高壓氣瓶收口塑性成形數(shù)值模擬與缺陷預測[D];華東理工大學;2012年

4 唐捷;塑料內(nèi)膽復合材料全纏繞CNG氣瓶安全技術(shù)研究[D];四川大學;2005年

5 古海波;全纏繞復合氣瓶預緊壓力和纏繞層厚度的優(yōu)化[D];大連理工大學;2006年

6 蘇鏡元;纏繞張力對復合氣瓶內(nèi)膽應力影響[D];大連理工大學;2009年

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

本文編號：298153