高承压、低成本的车用35 MPa玄武岩纤维缠绕复合材料气瓶

为了提高压缩天然气(CNG)汽车的续驶里程,将CNG气瓶工作压力由20 MPa提高到35 MPa,同时采用高强度、低成本、储量丰富的新型缠绕纤维——玄武岩纤维来替代传统碳纤维和玻璃纤维,设计出车用35 MPa玄武岩纤维缠绕复合材料气瓶。通过薄膜理论和网格分析法计算出复合材料气瓶内衬和纤维缠绕层基本结构参数,利用ANSYS Workbench ACP模块建立1/2气瓶模型,数值模拟了气瓶在各种工况下的强度和稳定性。结果表明:(1)铝合金内衬在35 MPa工作压力下,最大应力位于封头和筒身的过渡段,其值为166.19 MPa,小于铝合金内衬屈服强度的60%即177.6 MPa;(2)环向缠绕层和螺旋缠绕层在爆破压力119 MPa下的最大应力分别为3 742.6 MPa和3 490.6 MPa,满足玄武岩增强纤维抗拉强度(3 000～4 840 MPa)的范围,符合DOT-CFFC铝合金内衬全缠绕复合材料气瓶的相关要求;(3)新型材料玄武岩纤维可以替代碳纤维和玻璃纤维缠绕在CNG气瓶上,能够满足气瓶的承压要求,安全可靠。结论认为,将目前常用的车用CNG气瓶工作压力由20 MPa提高到35 MPa可行,该研究成果有助于天然气汽车的应用推广。     

车用压缩天然气气瓶的研究概况

综述了车用压缩天然气(CNG)气瓶的研究理论和方法,对CNG气瓶失效机理进行分析,指出网格理论主要解决气瓶初步设计,运用有限元理论是分析和设计CNG气瓶的必然趋势和选择。研究表明,质量轻、成本低的全塑复合材料气瓶的研究受到广泛关注。同时应注重纤维编织法、纤维混杂法在复合材料气瓶上的应用,指出了开展车用气瓶安全防护研究的重要意义。     

表面损伤对全复合材料车用天然气气瓶强度的影响

针对车用全复合材料天然气气瓶在使用中存在的一些表面损伤，利用有限元软件进行了表面损伤对全复合材料气瓶强度影响的研究。在某型全复合材料气瓶的几何构成及制造工艺的基础上，建立了分析的有限元模型。通过统计和分析表面存在的一些损伤，设计了相关的表面损伤类型以及尺寸，并进行了气瓶的强度分析。结果表明：①由于表面损伤的存在，使损伤处不能承受载荷，而与表面损伤相邻的内层纤维受力明显增加；②对于相同尺度的表面损伤，轴向表面损伤对气瓶应力的影响比周向表面损伤显著；③筒身上的损伤相对于其他部位表面损伤要安全。分析结果可为气瓶的强度设计以及检验提供有效的评价指标和方法。     

车用高压储氢气瓶法规标准研究

本文综合考虑联合国GTR法规和草案ISO/CD 1988:2015《车用压缩氢气瓶》的相关技术要求,结合我国现行的企业标准和产品技术现状,提出了将氢气瓶国家标准的适用范围为公称工作压力不大于70MPa,温度-40~85℃,且容积不大于450L的车用压缩氢气瓶,同时提出了在现有型式试验项目的基础上,增加氢气气体循环试验项目。     

柱塞泵液缸自增强工艺研究

柱塞泵液缸作为主要承载部件,在超高压脉动循环压裂液的作用下极易发生疲劳破坏,自增强处理是提高液缸强度和疲劳性能的有效措施。以额定压力140 MPa的柱塞泵液缸为例进行理论分析,确定最佳自增强压力(370 MPa)和工艺方法,据此制定自增强试验的工艺方案,并针对多开口结构形式的液缸进行超高压自增强试验装置的设计,使得柱塞泵液缸自增强试验得以实现。解决了超高压试验设备的选型问题,重点是对超高压分级卸荷阀的选择,并完成多开口结构形式液缸本体超高压密封结构设计。     

玄武岩纤维沥青胶浆性能研究

针对玄武岩纤维的优良特性,进行沥青胶结料和玄武岩纤维之间的作用研究。研究结果表明：胶浆的针入度随着玄武岩纤维掺量的增加而减小,随着温度的升高而增大;针入度指数随纤维掺量的增加而增大,沥青肢浆的感温性得到改善;胶浆的软化点随纤维掺量的增加而减小,在纤维掺量为4％时,接近高粘沥青的软化点水平;胶浆的延度随纤雏掺量的增加而减小。     

秸秆纤维增强热塑性树脂基复合材料界面改性研究新进展

简要分析物理处理技术、化学处理技术、生物酶处理技术等目前常用的几种秸秆纤维预处理技术,针对相容剂与偶联剂两种界面改性剂进一步展开了深入探究。     

德国正在开发Rayon纤维增强聚丙烯模塑复合材料

德国正在开发的Rayon纤维增强聚丙烯模塑将挑战短的和长的玻璃纤维增强的复合材料。目标应用从汽车内部到消费电子设备外壳范围。Rayon纤维增强导致部件比那些用玻璃纤维增强的重量更轻及可能更容易回收。当与使用天然纤维增强相比时。该Rayon纤维提供更大的强度和韧性，但不指望强度、模量或耐热性像玻璃纤维提供的一样高。     

70 MPa氢燃料电池汽车在35 MPa加氢站安全加注的研究

我国加氢站数量已跃居世界第一。相当长一段时间内,为扩大示范运行范围,70MPa氢燃料电池汽车将在35MPa加氢站加注,在氢能基础设施还没有全面覆盖高等级加注压力时,必须认识风险并做好防范。该文概述了氢燃料电池汽车和加氢站的发展现状,比较了70 MPa氢燃料电池汽车加注的兼容和安全性特点,通过总结70 MPa储氢瓶的技术特点及其加注温升规律,并对Ⅳ型70 MPa储氢瓶在35MPa加氢站进行加注试验,以获得实际条件下的真实温升,对35 MPa加氢站为70MPa氢燃料电池汽车加氢提出技术参数和相应改造建议,为今后加氢站和车主科学、安全、高效地进行氢气加注提供参考。     

纤维增强复合材料柔性管强度校核及截面设计

在海洋油气勘探中,海洋立管和海底管道采用复合材料柔性管可以弥补钢管使用中存在的耐腐蚀性差、质量大以及安装成本高等诸多不足.但在对柔性管进行安装分析前,需要明确柔性管的类型和规格,并根据安装作业和在位使用的要求对柔性管进行截面设计.为此,根据设计载荷的要求,利用ABAQUS软件建立了纤维增强复合材料柔性管的有限元模型,根...     

实现快速排液的纤维增强压裂工艺现场应用研究

川西新场气田在压后排液测试及采气初期，常常出现支撑剂回流返吐的问题，给压裂井测试和正常输气造成不利影响。为此，文章进行了不同闭合压力、不同压裂液粘度和不同纤维浓度的支撑剂稳定性测量实验，结果表明，加入纤维后的支撑剂充填层的临界出砂流速提高了10倍以上，稳定性显著增强，对预防支撑剂回流非常有效。CX483井现场试验表明，采用纤维增强加砂压裂工艺，排液速度明显加快，排液时间显著缩短，见气时间显著提前，达到了“能快速、高效排液，避免支撑剂回流返吐”的应用效果。这项工艺的成功应用，为进一步降低川西低渗致密气藏压裂液的滞留伤害和预防因地面管线的冲蚀破坏而造成的安全生产隐患提供了可靠的技术保证，具有良好的推广应用前景。     

玻璃纤维增强复合材料拉拉疲劳研究

在不同应力水平下,对玻璃纤维增强乙烯基树脂基复合材料层合板进行拉-拉疲劳试验;试验数据采用对数形式进行曲线拟合,获得S-N曲线。玻璃纤维增强复合材料随着应力幅的降低,持久极限循环次数显著增加,呈现出大幅度的增加趋势。根据曲线推测,应力幅再降低时,持久极限循环次数会增加更多。其失效过程一般为玻璃纤维与基体界面脱胶、玻璃纤维断裂、基体裂纹;也造成该区域的应力集中,树脂基体裂纹不断扩展,直至玻璃纤维与树脂基体完全脱离,形成分层玻璃纤维断裂。     

短切玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

为探讨短切玄武岩矿物纤维在增强沥青混合料路用性能方面的适用性,以聚酯纤维为对比对象,通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、高温车辙试验,评价了短切玄武岩纤维沥青混合料的路用性能,并根据复合材料理论探讨了玄武岩纤维改善沥青混合料路用性能的基本原理。研究发现短切玄武岩纤维的最佳掺量为0.3%。并且其性能优于聚酯纤维;短切玄武岩纤维沥青混合料的高温抗车辙能力和水稳定性能均优于聚酯纤维沥青混合料,可作为提高沥青路面综合性能的添加材料用于道路工程中。     

掺加玄武岩纤维的沥青混合料性能试验研究

为提高高速公路沥青路面的力学强度与使用耐久性,延长路面使用寿命,采用车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔稳定度试验以及冻融劈裂强度试验研究了玄武岩纤维对沥青混合料性能的影响,并以木质素纤维作为对比。结果显示:玄武岩纤维对沥青混合料高温抗变形性能、低温抗开裂性能以及抗水损害性能的改善效果均优于木质素纤维。     

滑石粉增强增韧玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料的研究

以滑石粉填充聚丙烯为基体,连续无规玻璃纤维毡为增强材料,通过熔融浸渍工艺制备了滑石粉填充玻璃纤维毡增强聚丙烯(GMT-PP)复合材料。结果表明,滑石粉的加入基本上没有降低基体树脂对纤维毡的渗透率。无马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)的情况下,加入滑石粉可明显提高GMT-PP复合材料的模量和弯曲强度,但拉伸强度和冲击强度下降。MPP的加入使滑石粉填充GMT-PP复合材料的强度和模量大幅度提高,冲击强度明显改善,得到了高性能、低成本的GMT-PP复合材料。借助SEM手段对滑石粉增强、增韧GMT-PP复合材料的机理进行了探讨。     

玄武岩纤维和聚酯纤维对OGFC-13路用性能研究

为了改善OGFC-13的路用性能,减少路面早期病害的发生,采用车辙试验、冻融劈裂试验、劈裂试验和表面构造深度试验,来研究玄武岩纤维和聚酯纤维对OGFC-13高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和抗滑性的影响,并对其作用机理进行分析。试验结果表明:与不添加纤维相比,玄武岩纤维和聚酯纤维的添加均可以改善OGFC-13的高温稳定性、水稳定性能和低温抗裂性,但降低了OGFC-13表面构造深度,削弱其抗滑性。聚酯纤维对OGFC-13路用性能的作用效果均优于玄武岩纤维。     

水镁石纤维增强油井水泥石性能研究

分别对不同长度水镁石纤维油井水泥浆的流动性、API失水量、沉降稳定性进行了测试和分析;并讨论了纤维分散方式、加量范围、水泥石抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度以及微观结构。结果表明,水镁石纤维能显著降低水泥浆体系流动性、使API失水量下降45%数50%,对水泥浆沉降稳定性的影响很小。水镁石纤维能显著提高水泥石的力学性能,水浴养护14 d后,3%纤维加量下的水泥石抗压强度提高16.2%,5%纤维加量下的水泥石抗折强度提高48.8%,8%纤维加量下的水泥石劈裂抗拉强度提高41.4%。通过机械剪切力和超声作用预分散处理后,水镁石纤维成细丝状均匀分布在水泥石中,能有效提高水泥石密实度和限制微裂纹发生与扩展。纤维的加入使得水泥石力学性能增益比显著增大,5%纤维加量水泥石的拉压比与空白试样相比提高27.5%,使得水泥石脆性得到较大改善。但高加量下水镁石纤维难分散、易团结,水镁石主要起填充作用,水泥石强度仍能得到一定的增加。     

高压试验机液压缸的自增强研究

阐述了高压试验机液压缸的自增强理论设计和处理试验。为了对这种由０Ｃｒ１７Ｎｉ４Ｃｕ４Ｎｂ高屈强比材料制造的超高压缸体进行自增强处理，笔者改进了传统的自增强设计理论，并提出一种新的设计计算方法。在理论设计基础上成功地用高达７２５～７３８ＭＰａ的超高压对４个缸体进行了自增强处理。     

不锈钢复合材料焊接顺序工艺研究

不锈钢复合材料由一定壁厚的基层(碳钢或合金钢)和较薄的不锈钢复层组成,基层用来保证力学性能,复层常用来保证对介质的耐腐蚀性能。目前,该材料已越来越多地应用到石油石化装置中。多年来,不锈钢-碳素钢复合材料盖面层焊接工艺在施工中经常混淆使用,专家也对混淆焊接的焊缝质量存在疑虑。文章对两种在施工现场经常使用的焊接工艺所得到的焊缝进行了试验研究。