基于应力分析的车载低温绝热LNG气瓶的结构优化和疲劳寿命研究北大核心CSCD

为了使车载低温绝热LNG气瓶在服役周期内安全运行,对车载低温绝热LNG气瓶整体结构开展了各典型工况下的强度分析、结构优化和疲劳寿命预测,完成了车载低温绝热LNG气瓶整体结构在5 g冲击下的全流程安全性评价。仿真分析了车载低温绝热LNG气瓶整体结构在6种典型工况下的应力并对结构不连续处进行应力评定,基于整体结构的应力分析对后支撑结构进行了优化,并对最关键主承压结构内胆开展了疲劳寿命预测和评定。通过全流程的应力和疲劳分析、评定研究,结果表明:车载低温绝热LNG气瓶整体结构满足强度要求;通过后支撑的优化,应力最高降低了53%,在最恶劣工况下,应力变化幅值由优化前的78.2 MPa下降为优化后的1.3 MPa,后支撑的疲劳寿命大幅提高;整体结构的疲劳寿命远高于各工况的许用寿命。     

低温绝热气瓶的有限元热分析与试验研究

通过有限元方法对充满低温液体的气瓶进行传热分析,与试验的结果相结合,分析气瓶的颈管、支撑结构和绝热结构的漏热量并对产品结构进行优化设计,来保证达到优良的绝热性能.     

国内外低温绝热气瓶应用现状及关键技术

介绍了低温绝热气瓶的发展和应用,并重点分析了目前低温绝热气瓶绝热、支撑、加注和无损储存关键技术的研究现状及发展方向,可为中国低温绝热气瓶的生产厂家提供参考.     

一种新型工业气瓶结构

正申请(专利)号:201620610964.2公开(公告)日:2016-12-28申请(专利权)人:鲁西新能源装备集团有限公司摘要:本实用新型涉及一种新型工业气瓶结构。主要包括气瓶瓶体,该气瓶瓶体具有外胆、内胆及与外胆底部连接的封头,所述内胆具有夹层;所述夹层内具有管帽,管帽内填充有分子筛;所述外胆被用于填充分子筛的支撑管所贯穿;所述支撑     

钛内衬复合材料环形气瓶结构设计与优化EI北大核心CSCD

根据微分几何,推导环形气瓶测地线缠绕轨迹以及缠绕角应满足的稳定缠绕条件,并针对不同切点数进行线型轨迹仿真。基于有限元分析,针对钛合金内衬环形气瓶的初始缠绕角及缠绕层数进行优化设计,并评估对比有、无环向补强层的环形气瓶承载能力。结果表明:本文设计的测地线轨迹精确可靠,很好地满足环形气瓶的缠绕工艺性。优化设计的缠绕参数既满足工艺可缠性,又能提高环形气瓶的结构性能。此外,有环向补强层的气瓶爆破强度提高了14%,钛合金内衬屈服强度提高了24.8%。因此,采用环向补强层有利于进一步提高环形气瓶的承载性能。水压实验结果表明本文设计方法预测的变形和爆破压力与实验值吻合良好。     

低温绝热气瓶漏放气性能的研究

以低温绝热气瓶为研究对象,设计并搭建气瓶漏放气及残余气体分析实验台,开展了室温和低温下容器漏放气和残气分析的实验研究。通过理论分析与实验研究相结合得出:室温下,气瓶真空夹层内残余气体中H2的含量约为70%,可以利用复合材料扩散放气模型预测低温绝热气瓶的漏放气;低温下,气瓶真空夹层内残余气体中H2的平均含量达到81%,可以利用金属材料扩散放气模型预测低温绝热气瓶的漏放气。本文的研究有助于推动真空维持技术的应用,对于提高高真空多层绝热低温容器产品的寿命、降低成本和确保产品的可靠性,都具有十分积极的意义。     

T700碳纤维增强树脂复合材料气瓶封头非测地线缠绕强度

利用微分几何理论和四阶龙格库塔法求解气瓶封头上T700碳纤维增强树脂复合材料（CFRP）非测地线缠绕角微分方程,得到稳定的非测地线缠绕轨迹;利用有限元仿真软件建立T700 CFRP缠绕气瓶有限元模型,分析不同非测地线轨迹对工作压力（30 MPa）下T700 CFRP缠绕气瓶强度的影响,并采用渐进损伤模型分析爆破压力的变化规律。对于封头高h=50 mm的T700 CFRP缠绕气瓶,滑线系数为0.2时承载能力最强,比T700 CFRP测地线缠绕气瓶提高了7 MPa,约为6.4%;对于封头高h=160 mm的T700 CFRP气瓶,滑线系数为0.2时承载能力最强,比T700 CFRP测地线缠绕气瓶提高了6 MPa,约为11.5%。结果表明,优化设计得到的缠绕线型既能满足缠绕工艺的基本要求,又提高了T700 CFRP缠绕气瓶的结构力学性能,可为实际缠绕工艺提供参考。      

高纯气体包装气瓶及定期检验技术

介绍高纯气体气瓶结构类型,制造工艺以及使用特点。简述了国内目前不同结构类型气瓶检验方法,以及目前检验方法对于高纯气瓶检验存在的问题。结合国外高纯气瓶检验方法以及高纯气瓶失效模式,制定适应于不同结构高纯气体气瓶的检验方法,该检验方法对于高纯气体气瓶检验具有科学性和经济性。该类型检验方法的实施,有效保障高纯气体气瓶安全运行。     

CNG气瓶损伤在线监测平台监测参数及位置研究

针对长管拖车气瓶损伤检验问题,提出气瓶损伤在线监测平台,并对气瓶在线监测参数以及位置进行研究。通过有限元数值仿真(包括结构分析与随机振动仿真实验)方法,以随机振动实验模拟气瓶运输过程中的状况,并定量制造气瓶损伤,监测气瓶运输中由于损伤导致的各参数变化,由结果得损伤位置的等效应力以及垂直加速度和损伤等级成正比,因此将其作为监测参数。监测位置的选择主要结合随机振动仿真、损伤案例统计以及气瓶水压实验爆破位置三方面考虑,各结果表明气瓶瓶肩位置为易损伤位置,因此将其作为主要的监测位置。     

红外后光学和辐射制冷器分离方案的设计和分析

为实现高效的地面低温光学校正,设计了一套系统以实现红外后光学组件和辐射制冷器的分离.该系统包括低温真空腔体、冷箱内的多级结构、级间Kevlar纤维支撑和冷量传输部件.运用有限元软件分析了各级冷损,并对关键结构作了准静态分析和纤维支撑预紧力的估算.计算结果表明该设计方案具有良好的热学性能和力学结构强度.     

不同液位下低温绝热气瓶漏热量研究

低温绝热气瓶用于储存低温液体时,内部低温液体储量(即液位)的变化会引起气瓶漏热量的变化。为了获取低温气瓶漏热量和低温液体液位之间的关系,从一维传热模型出发,利用自然对流关联式提出了低温气瓶气相和液相漏热的比例系数GLA数,并以此推导出了利用液相漏热量计算低温气瓶总漏热量的方法,最终获得了低温气瓶漏热量与液位之间的关系式。为了验证关系式的正确性,利用液氮对不同液位下的低温气瓶进行了漏热量实验,通过记录气瓶的蒸发流量来计算漏热量。最终验证结果表明,提出的关系式与实验值的误差均在10%以下,可认为关系式具备良好的可靠性,并可应用于工程实际。     

4种不同加注结构在无排放加注中的性能比较

以175 L立式低温绝热气瓶为载体,对L型、U型、侧喷淋和直管4种不同的加注结构进行了实验研究,根据各结构随着供液压力变化对气瓶压力、最终充满率和加注时间的性能影响,得出直管加注结构更适用于小型立式低温容器的加注结构。通过分析各加注结构的结构特性及效果,验证了MMCAP(Martin Marietta Crgogenic Analysis Program)分析模型关于液面扰动比气相空间气液混合更容易提高冷凝率的预测是合理的。     

液位高度对低温绝热气瓶漏热量的影响分析

为了研究低温液体在存储过程中由于蒸发和使用造成的容器传热面积和传热路径变化问题,考虑了瓶外的自然对流换热、瓶内的液体温度以及气瓶沿轴向、径向的固体导热,利用数值模拟的方法建立了低温绝热气瓶的稳态传热模型,分析计算了不同液位高度下的温度场与漏热量,获得了液位高度与低温绝热气瓶漏热量之间的关系。研究结果表明:当气瓶容积一定时,随着液位升高,气瓶的漏热量逐渐增大。     

川空车用气瓶研制取得重大进展

20 0 2年 8月 ,川空集团研制的 55L车用低温绝热气瓶试制成功 ,同月 ,配备该型车用气瓶的样车 (羚羊SC71 0 1LNG/汽油两用燃料轿车 )由用户送检 ,已顺利通过国家重型汽车质量监督检验中心燃气汽车检验室的检验。天然气作为清洁能源 ,在 2 1世纪将受到更多的关注。川空集团敏锐地抓住这一市场信息 ,成立了专业的高真空瓶管公司 ,负责开发车用气瓶。 2 0 0 2年取得了DR4级特种气瓶生产资格 (全国范围内仅三家单位取得该资格 )。至 2 0 0 2年 1 2月底已开发出 35L、 55L车用低温绝热气瓶并成功地打入市场。该型绝热气瓶适用于普通轿车。 2 …     

关于使用低温绝热气瓶的经济效益和定期检验问题的思考

叙述了低温绝热气瓶高效、安全的优点和比钢质高压气瓶更大的经济效益,并对低温绝热气瓶的定期检验项目作了探讨。     

基于扩展有限元的钢瓶爆破数值仿真研究

金属钢瓶的爆破压力是其重要的安全技术指标,目前的数值计算方法不能有效对气瓶的爆破压力进行准确预测。提出了基于扩展有限元的数值计算方法对钢瓶的爆破进行了数值仿真,仿真结果表明该方法能准确预测钢瓶的爆破压力,可以为钢瓶工程设计和事故预防提供支撑。     

新产品鉴定信息

由航天科技集团公司510研究所与兰州理工大学联合研制的“贮箱正压漏率检测系统”，最近通过了甘肃省科技厅的技术鉴定。该系统的研制成功为我国航天贮箱的快速检漏提供了条件，同时也可用于压力气瓶、低温气瓶、LNG气瓶及阀门的检漏。     

无人机机载液氢储罐绝热结构设计与仿真

机载液氢储罐对静态日蒸发率、结构强度、储氢质量密度等要求较高。针对特殊的绝热要求和工作环境,对无人机机载液氢储罐绝热结构进行创新设计。选取高真空多层绝热的绝热方式;首次提出一种组合式点接触绝热支撑结构,与普通支撑结构从理论计算和仿真两方面对比说明新型结构的优异性能;采用增加气液盘管长度的方法,增加结构热阻。分别建立机载液氢储罐的一维和三维整体传热模型,并对模型进行理论计算和仿真。研究和分析结果表明:通过组合式点接触绝热支撑结构的热流量比一般支撑结构减少90%以上;具有高真空多层绝热、组合式点接触支撑结构和气液加长盘管的设计方案的漏热量比目前同规格普通低温液氢容器的漏热量低24.6%~35.2%。     

浅析低温气瓶使用过程中的安全风险

低温气瓶的充装和使用环节是气瓶管理的中心环节,也是管理难度最大的环节。在实际充装、使用过程中,因管理不善和使用不当,存在着许多安全隐患,导致事故易发、多发,给人们的生命和财产安全造成很大损失和威胁。针对低温气瓶充装和使用现状进行了分析,从气瓶的不安全状态、人的不安全行为、使用环境上的不足以及安全管理上的缺陷等方面,对危险源和风险点进行归纳总结,为气瓶安全管理工作提供参考。     

长管拖车气瓶鼓包失效分析

采用化学成分分析、室温拉伸试验、低温冲击试验、布氏硬度试验以及金相检验等方法分析了某长管拖车气瓶产生鼓包的原因。结果表明:气瓶鼓包是由于热处理不当,导致显微组织异常,出现较多铁素体,降低了气瓶的强度和硬度;当气瓶局部工作压力超过其屈服强度时,便会产生鼓包现象。