一种新型车用轻量化高压复合气瓶的设计与制备

针对目前市场上CNG-2型车用钢质内胆玻璃纤维环向缠绕气瓶的轻量化趋势要求,设计采用薄壁钢内胆、高强玻璃纤维及环氧树脂为原料,参照国际标准设计制作出新型CNG-3型车用钢质内胆玻璃纤维全缠绕气瓶,并对气瓶进行了自紧工艺试验、水压测试、压力循环和水压爆破试验。结果表明,新研制的钢质内胆玻璃纤维全缠绕气瓶,与市场上传统CNG-2型钢质内胆玻璃纤维环向缠绕气瓶在相同外形尺寸、同容积情况下重量减少13%左右,2~26 MPa压力循环试验15 000次未泄漏,水压爆破压力为72.3 MPa,性能满足标准要求,符合设计预期,所研制产品符合CNG气瓶低成本、轻量化的要求。     

干纱缠绕复合材料压力容器的结构设计与强度分析

相对于湿法缠绕复合材料压力容器传统的壳单元建模与分析方法,提出了一种基于干纱束模式的纤维缠绕压力容器的细观建模和强度分析方法。通过Python和MATLAB完成干纱缠绕层的参数化建模,利用有限元软件ABAQUS研究各工况下压力容器的力学响应。使用机器人缠绕工作站完成压力容器的干纱缠绕实验,验证了设计参数和线型的可行性。结果表明:基于干纱束的参数化建模方法能准确地反映纤维缠绕的真实路径;同一角度纤维层连续的铺层方案更适用于干纱缠绕结构;工作压强(4 MPa)下,气瓶各区域的应力值均满足设计要求,筒身段环向层纤维的最大主应力远大于螺旋层;当内压达到16 MPa时,气瓶环向纤维断裂引发气瓶失效。     

CNG-2型气瓶缠绕层树脂开裂影响因素研究

针对CNG气瓶在自紧工艺中缠绕层会产生一定的树脂开裂这一问题,讨论复合材料本身属性对缠绕层树脂开裂的影响。提出一种多尺度建模方法,利用微观力学的方法探讨缠绕层的含胶量和纤维直径对树脂开裂程度的影响。结果表明树脂开裂程度随着含胶量的增大而减少,在企业生产的含胶量范围内,含胶量为34%时树脂开裂程度最小。在含胶量为34%时,利用多尺度模型研究了纤维直径对树脂开裂程度的影响,结果表明纤维直径对树脂开裂程度几乎没有影响。由于含胶量是由缠绕张力控制的,因此合理控制缠绕张力可以减少树脂开裂程度。实验验证了模型的准确性并为研究提供了参考,该研究可为改进CNG-2气瓶生产提供理论依据。     

CNG-2环向缠绕气瓶纤维缠绕残余预应力的优化设计

复合材料气瓶压力容器的纤维缠绕预应力对容器的性能有很大的影响,合理设计纤维预应力可提高复合材料容器的综合性能。借助ANSYS有限元软件,建立了带有纤维缠绕残余预应力的环向缠绕气瓶的有限元参数化模型。在模型中,将纤维缠绕层视为复合材料层合板。按照GB 24160—2009《车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶》的规定,并结合各工况下应力水平的要求建立数学模型,对环向缠绕气瓶的纤维缠绕残余预应力进行优化,得到纤维缠绕残余预应力的最优值,使内胆在工作压力下有较低的应力水平,提高了气瓶的可靠性。     

复合材料球形气瓶非测地线缠绕线型设计和强度分析

碳纤维复合材料球形气瓶因其较高的比强度、比刚度和抗疲劳性,被广泛应用于航空航天及民用工业领域。基于微分几何理论,推导出满足球形气瓶缠绕基本原理的落纱点轨迹方程,给出缠绕线型轨迹和缠绕角应该满足的稳定缠绕条件,并对缠绕轨迹进行仿真。考虑球壳的变曲率特点,针对球形气瓶缠绕层进行变厚度、变角度的精细化有限元建模,对工作压力下的气瓶内衬和缠绕层各向应力分布进行数值模拟和分析,并预测了气瓶的爆破压强。结果表明,优化设计得到的缠绕线型参数既能满足缠绕工艺的基本要求,又有效提高了球形气瓶的结构力学性能。研究成果对复合材料球形压力容器的设计制造具有重要的意义。     

含缠绕层缺陷大容积钢内胆复合材料气瓶爆破压力分析

采用有限元软件构建大容积钢内胆复合材料气瓶模型,并在缠绕层表面建立三个体积型缺陷。详细阐述了数值模型的构建过程,重点分析了在设计爆破压力(50 MPa)下含不同缠绕层表面缺陷的气瓶内胆和缠绕层应力分布及大小,通过最大应力准则预测了各自情况下的爆破压力,与气瓶水压爆破试验数据进行了对比,并在此基础上研究了不影响爆破压力的缠绕层表面临界缺陷尺寸。模拟结果表明:缺陷对内胆应力影响较小,但缠绕层应力会因此急剧增大;爆破压力则是明显减小,且深度对其影响更大;针对本文讨论的气瓶,给出了临界面积为200 mm×200 mm,临界深度为1 mm这一结论。     

超长纤维缠绕模型程序驱动法建模技术

在锥形芯轴上缠绕复合纤维是绕制复合纤维缠绕产品的主要方法。由于在绕制过程中绕丝的引线拉力和轴向运动控制不均匀以及内部热应力会引起产品的质量问题,因此需要对复合纤维缠绕产品进行仿真,模拟计算由于缠绕缺陷引起的外形尺寸变化和内部热应力分布的问题。针对复合纤维缠绕三维仿真,提出基于圆柱曲线方程和计算机三维图形变换的程序驱动法实现三维模型结构点坐标参数的快速计算,然后在虚拟三维环境中由结构点创建三维模型的中心线,结合特征建模操作创建复合纤维缠绕三维仿真模型。同时解决了缠绕纤维仿真时由于纤维跨越缠绕层和其他纤维时产生的构造点位置调整、三维曲线分段拼接和自动化装配的问题。实验结果表明,文中方法可以创建任意长度纤维缠绕时具有多个缠绕缺陷且单层轴向累计误差小于等于1.5倍纤维直径的复合缠绕缺陷模型。     

基于渐进损伤数值模拟的复合材料气瓶爆破压强优化

本文针对金属内衬复合材料气瓶进行渐进损伤的数值模拟并根据不同铺层方案气瓶的爆破结果进行优化选择。在ABAQUS软件中建立了气瓶模型,选用Hashin失效准则和Tan退化模型提出了渐进损伤理论,通过编写USDFLD子程序实现对复合材料模型渐进损伤的预测过程,并使用NOL环验证了损伤理论的准确性;对不同铺层方式的气瓶分别进行爆破结果的预测和渐进损伤分析。NOL环拉伸破坏结果表明,模拟得到的破坏应力与实际值的误差为1.9%,证明了渐进损伤理论用于环形缠绕模型是可行的。气瓶的爆破预测结果表明,预测的压力和失效位置与真实试验结果很接近。不同铺层的气瓶的爆破结果比较表明,铺层角度和数量对气瓶爆破压力及位置有较大影响。气瓶的渐进损伤分析结果表明,复合材料气瓶的损伤是一个从基体开裂逐渐过渡到分层缺陷,最终导致纤维断裂和气瓶爆破的过程。     

玻-碳纤维复合材料气瓶疲劳性能研究及优化分析

混杂纤维复合材料具有单一增强纤维复合材料不具备的优异性能。以100 L的CNG-2型气瓶为例,将纤维混杂法技术应用于复合材料气瓶,并采用有限元法对玻-碳纤维复合材料气瓶疲劳性能进行研究及优化。结果表明:在当量厚度比一定的基础上,能使复合材料气瓶疲劳性能和纤维利用率得到提高的最佳混杂比为2∶5,提高其爆破压力的最佳混杂比为5∶8;通过优化,气瓶复合材料层的体积减少了30.3%,质量减少了36.3%。     

自紧压力对全缠绕复合气瓶疲劳性能的影响

为了提高天然气汽车的续航里程,设计了30 MPa车用全缠绕压缩天然气气瓶。本文基于有限元软件平台下的复合材料分析模块,研究了不同的自紧压力对采用小角度螺旋缠绕、大角度螺旋缠绕加环向缠绕三种混合缠绕的全缠绕复合气瓶疲劳性能的影响,分析时采用SWT平均应力修正方程对交变应力幅进行了修正。结果表明:对气瓶进行自紧处理,基本不会改变内胆的交变应力幅,但是却可以降低其平均应力;在满足纤维应力比的前提下得出其最佳自紧压力为52 MPa,此时其疲劳循环次数约为15000次。     

SEDIMENTATION OF BINARY MIXTURES OF PARTICLES OF UNEQUAL DENSITIES AND OF DIFFERENT SIZES

A model is developed for the sedimentation from a suspension of two particle species of unequal densities and of different sizes. The composition and the thickness of various layers in the sediments are predicted using graphical and analytical methods. The model predictions were in excellent agreement with experimental results, when the particle size ratio was ≥ 108. When size ratio of the particles was 2.60 and 4.31 the agreement occurred in about 50 percent of the cases.     

COMPARISON OF METHODS OF ANALYSIS OF GYPSUM1

The different analytical methods proposed for the evaluation of gypsum have been subjected to an experimental test. A combination method, consisting of a fusion with KHCO₃ and determination of CaO by KMnO₄ titration, the SO₃ by Andrews method of titration of BaCrO₄ has been found to give very reliable results with the least consumption of time.     

氢气纯度分析方法准确性的探讨

ONACCURACYOFANALYSISOFOFHYDROGEN1前言我公司目前应用的氢气纯度分析方法有两种,一种是爆炸反应法,另一种是焦性没食子酸吸收法。几年来,人们对两种分析方法的准确性曾有过褒贬不一的评论。这里我们也谈谈自己粗浅的观点。2爆炸法测定氢气纯度一定量的氢气样品与适量的空气之均匀混合物因反应后生成液体水而引起气体体积减少,减少的体积等于参加反应气体体积之和。其中l／3为氧气,2／3为氢气。根据氢气取样量和反应前后混气体体积之差,以及氢气在反应中的体积比例关系,可计算出样品的氢气纯度。计算公式式中：A一混…     

骑式摩托车油箱喷涂工艺的改进

面对日益激烈的市场竞争,摩托车油箱外观质量越来越成为影响销售的因素之一。文章介绍了改进工艺后的油箱涂装,该涂装体系提高了油箱外观的丰满度,降低了油箱涂装的生产成本。     

茶多酚提取方法进展

本文综述了国内外现有茶多酚提取方法的现状以及近期的研究进展，并对其优缺点进行了评价。这将有助于中低档茶的综合利用和茶多酚的进一步开发应用。     

HEASUREHENT OF INSTANTANEOUS RATES OF LOSS OF VOIATILE COMPOUNDS DURING DRYING OF DROPS

A novel technique serves to monitor instantaneous rates of loss of a volatile solute from a suspended drop during drying. A highly sensitive electron capture detector is used to monitor concentrations of SF6 released into a flowing gas stream from a suspended, drying drop. Simultaneously, the appearance and morphological development of the drop are monitored with a video camera. This provides the wherewithal of relating instantaneous rates of loss of the volatile solute to particular events during the development of particle morphology.

Initial experiments have been carried out with drops of aqueous solutions of glucose, sucrose, maltodextrin and coffee extract. The results clearly display the onset of the volatiles-retentive selective diffusion phenomenon. There is also substantial loss of the volatile component later in the drying process, when the drops undergo repeated ex ansion, bursting and cratering due to the formation of internaf bubbles. These experiments appear to be the first quantitative demonstration of major losses accompanying changes in drop morphology.     

用两个形状指数表征粉煤灰颗粒形貌的研究

引用两个形状指数表征颗粒形状的概念,即先将颗粒形状近似为椭圆,再将椭圆图像分离:以圆为基准的颗粒宏观形状指数δ;以光滑椭圆为基准的颗粒轮廓凹凸度,即微观形状指数ζ。分析和发展了近似椭圆模型。并运用图像分析仪对粉煤灰、水泥样品进行实验。结果表明,粉煤灰颗粒的两个形状指数δ和ζ都大于水泥颗粒。证明粉煤灰颗粒的球形度、表面光滑度优于水泥,而且,随着粒径增大,δ和ζ呈下降趋势,表明磨制颗粒越粗。(?)粒形状越不规则。文中还运用近似椭圆模型再现了颗粒的模拟图像。     

典型煤碳燃烧特性研究和数值模拟

本文以三种典型煤的碳燃烧为研究对象，分别采用简单一维沉降燃烧方式和等温加热燃烧方式，实验研究了煤在快速加热条件下，其碳的初期和中，后期燃烧过程。以实验为基础，建立了煤的碳燃烧模型，变工况数值模拟了煤的碳燃烧过程，揭示了煤不同条件下的单颗粒碳燃烧特性。     

剪力对梁变形影响的分析

本文用材料力学的分析方法,导出了一个计入剪力时梁的挠曲线的微分方程式。为了估计剪力对梁变形的影响,在集中力作用下梁内剪力用一个单值连续的反三角函数表示。由能量法确定了截面因子数值之后,定量地给出计入剪力时梁变形的分析结果。其结果和弹性力学的结来是一致的。     

酚醛树脂热降解动力学研究

用热失重非等温法对不同甲醛,苯酚魔鬼洋比的酚树脂进行了热降解动力学研究。结果表明,甲醛,苯酚摩尔比为１．５时,酚醛树旨的热发活化能最高。耐热性最好。