铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶最佳自紧压力分析

本文通过数值仿真计算出不同自紧压力下对气瓶疲劳寿命的影响规律,得到了铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶最佳自紧压力。首先,构建了工作压力为35MPa的精细化有限元气瓶模型。其次,采用渐进损伤方法计算出复合材料铺层在自紧压力和疲劳循环压力下的基体损伤,从而得出了基体损伤后的气瓶内胆应力分布,建立了基于Morrow平均应力修正的Manson-Coffin等效应变法的气瓶疲劳寿命预测方法。根据纤维应力比计算出了自紧压力范围,并开展了不同自紧压力对气瓶疲劳寿命的影响规律研究。结果表明,在53MPa自紧压力之前,气瓶疲劳寿命随着自紧压力的增高稳定提升;在自紧压力达到53MPa之后,气瓶疲劳寿命变化波动较小,且在57MPa自紧压力下达到最大疲劳寿命之后出现下降趋势。因此,最终得出本文铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶的最佳自紧压力为57MPa。     

内胆壁厚变化对环缠绕复合气瓶疲劳性能的影响

受气瓶用无缝钢管壁厚偏差影响,环缠绕复合气瓶内胆实际壁厚可能存在0~+30%的变化。内胆实际壁厚变化会影响复合气瓶的自紧效果,从而影响复合气瓶的抗疲劳性能。采用有限元方法对壁厚不同的钢质内胆玻璃纤维环缠绕复合气瓶进行了应力分析。结果表明,随着内胆壁厚增大,相同自紧压力下内胆预压缩应力减小,工作过程中内胆平均应力增大,这会减弱气瓶的抗疲劳性能;但内胆疲劳交变应力幅减小,这对气瓶的抗疲劳性能又有增强作用。因此,分别基于Goodman和SWT平均应力修正方程,对计算所得的平均应力和疲劳交变应力幅进行了等效处理,两种方法所得等效交变应力幅均随内胆壁厚增大而减小。这表明二者的共同作用对环缠绕复合材料气瓶的抗疲劳性能有小幅度的提高,内胆实际壁厚的增大不会降低环缠绕复合气瓶的抗疲劳性能。     

CNG复合材料缠绕气瓶自紧压力的优化

面对日益恶化的环境和石油资源的枯竭,使得作为清洁能源应用典型的CNG气瓶的使用逐年增加,CNG汽车在国内逐渐推广使用。CNG-2气瓶由于其质量轻、强度高和安全可靠等优点得到了广泛的应用。使用过程中,CNG气瓶也出现了一些故障和爆炸事故,从而导致气瓶的安全分析和研究越来越受到关注。而自紧则是对气瓶安全的第一道防线,如何选择合适的自紧压力成为重中之重。本文以CNG-2气瓶为研究对象,以ANSYS为分析工具,详细说明了自紧压力的优化过程。     

钢制内胆环缠绕气瓶壁厚设计方法对比分析

由于相关钢制内胆环缠绕气瓶设计制造标准中未明确指定内胆壁厚的设计公式,使得市面上同样规格的环缠绕气瓶内胆壁厚和自紧压力等参数存在一定差异,给监管工作带来不便。首先全面总结了环缠绕气瓶钢制内胆的设计方法,然后根据设计结果建立有限元分析模型,对比分析了不同标准体系设计的气瓶内胆壁厚的差异,以及由于壁厚差异而引起的纤维应力比和自紧压力的变化。结果表明,GB 5099相比于其他两种标准体系内胆设计壁厚偏大,相差约4.35%~6.0%;导致相应的环缠绕气瓶纤维应力比相差3.5%~30.8%,自紧压力的合理范围也存在差异。     

自紧影响CNG-2气瓶疲劳寿命的主因探究

利用有限元数值分析,根据欧标EN13445-3-2009相关规定,对自紧影响气瓶疲劳性能的原因和规律进行研究。结果表明:随着自紧压力的增加,气瓶内胆工作压力下拉应力降低,但零压下压应力增加,使得内胆的应力幅基本保持不变,而平均应力降低。另外,依据EN13445-3-2009相关理论,得出应力幅不是自紧改善气瓶疲劳性能的主要原因,平均应力降低才是影响疲劳寿命主因的结论。     

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。     

配方和结构对履带销胶环疲劳寿命的影响研究

设计2种配方（炭黑用量为50份和40份）和3种结构（矩形、梯形和圆弧形）的履带销胶环,研究配方和结构对其疲劳寿命的影响。结果表明：炭黑用量小的配方履带销胶环的疲劳寿命比炭黑用量大的配方履带销胶环长;圆弧形结构履带销胶环的两侧应力小于矩形结构履带销胶环,且圆弧形结构履带销胶环的应力分布相对均匀,根部应力小于梯形结构履带销胶环。配方炭黑用量小和圆弧形结构履带销胶环的疲劳寿命长。     

对影响双支座卧式容器筒体上最大环向应力因素的研究

通过有限元软件ANSYS建立双支座卧式容器的有限元模型,考察了影响鞍座附近筒体最大环向应力的各种因素,并且得出了它们各自的影响系数,最后利用这些影响系数得出了计算最大环向应力的公式。     

固井水泥环性质和厚度对套管承载能力的影响研究

油气井固井注水泥作业主要目的就是要形成质量较好的水泥环,起到支撑及保护套管的作用。但在钻井和开发过程中,水泥环会受到多种不利载荷的影响,如温度应力、地层岩石围压、套管内压力等,使水泥环不能起到有效保护套管的作用。本文以某口井作为研究对象,根据弹性力学的相关理论并结合有限元方法,通过建立有限元模型,利用和操作有限元分析软件ANSYS,系统的研究了水泥环性质、厚度,对套管的承载能力的影响规律,并根据以上情况提出了相应的措施,用于指导现场工程实践。     

碳纤维缠绕复合气瓶爆破压力的有限元分析

本文主要采用有限元法分析复合气瓶的爆破,按最大应力准则和最大应变准则预测爆破压力,并与《DOT CFFC》标准规定的最小爆破压力进行比较,计算误差百分比,由误差百分比分析得出,按最大应变准则预测爆破压力较为接近最小爆破压力,对工程实践有较大的指导意义。     

玻璃纤维增强树脂基复合材料疲劳性能的试验研究

介绍了对玻璃纤维增强树脂基复合材料层合板疲劳问题的研究。试验采用MTS809液压电磁伺服疲劳试验机,对多种铺层平板试验件进行研究。试验得出不同铺层方向层合板的应力应变、疲劳寿命与加载比的关系曲线,并将试验数据与理论模型预测值进行了对比,分析了玻璃纤维增强树脂基复合材料层合板的疲劳机理。     

两种玻璃纤维增强复合材料体系的湿热老化研究

玻璃纤维增强复合材料在湿热环境下性能的退化是工程研究中待解决的问题,而实验室人工加速老化则是较好地研究该问题的常用方法。通过人工加速老化方法,结合露天储水环境,研究两种玻璃纤维增强复合材料在35℃水浸泡、65℃水浸泡及盐雾三种环境下的吸水率、巴氏硬度和弯曲强度的变化,并运用两种模型预测材料的使用寿命。研究表明:不同湿热环境下,材料的巴氏硬度前期变化明显,后期趋向稳定;吸水率基本符合Fick定律;温度对弯曲强度保留率影响显著,盐雾影响次之;中值老化公式比经验公式拟合度高7.6%。     

复合材料压力容器自紧后残余变形研究及有限元分析

研究复合材料压力容器自紧加卸载过程中的轴向残余变形趋势,揭示复合材料压力容器轴向残余变形机理与成因,对合理控制复合材料压力容器自紧过程中的尺寸稳定性具有重要研究和应用意义。主要针对碳纤维缠绕钛内衬压力容器自紧后出现的残余变形现象展开实验研究和有限元分析。结果表明,自紧加卸载后,钛内衬发生了塑性残余变形,为保证封头曲线的连续协调性,封头内衬向内凹陷,容器在轴向产生缩短变形趋势。此外,钛内衬材料屈服强度变化是容器轴向残余变形的显著影响因素,随着钛内衬材料屈服强度的增加,复合材料压力容器轴向残余变形量(缩短)减小,有限元分析结果和实验预测具有很好的一致性。     

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的疲劳性能研究

利用自制的新型疲劳实验装置,对玻璃纤维(GF)增强聚丙烯(PP)复合材料进行疲劳性能研究,得到PP/GF复合材料在不同初始应力、不同振幅、不同频率下疲劳性能与GF含量的关系.结果表明,初始应力、振幅、频率越大,材料疲劳拉伸性能越差.初始应力较大时,初始应力的变化对PP/GF材料疲劳性能的影响更为明显,振幅在75 ～80...     

玻纤增强尼龙66疲劳性能的研究

采用液压疲劳试验机研究了尼龙分子量和结晶度的大小，加载频率，最大载荷，环境温度和内应力对玻纤增强尼龙66疲劳寿命的影响。结果表明，随尼龙66分子量和结晶度的增加，疲劳寿命增加；材料中玻纤分布均匀，取向明显，有利于提高疲劳寿命；随加载频率，内应力，最大载荷及环境温度的提高，疲劳寿命显著降低。     

玻璃纤维直径对纤维强度及复合材料强度影响的研究

介绍了玻璃纤维直径对纤维强度及复合材料强度影响的实验,研究了玻璃纤维直径与纤维强度的关系及纤维直径对复合材料强度的影响。结果表明,纤维直径越细,纤维的强度越高,但是对于复合材料来说,纤维直径越细相应的复合材料强度反而会略有下降。     

用有限元法研究短纤维／橡胶复合材料内应力传递

采用有限元法对短纤维／橡胶复全材料内应力传递和分配规律进行了初步探讨。结果表明：纤维末端的界面剪切应力和纤维中部的拉伸应力均最大，纤维末端仍传递一定的拉伸应力；纤维体积分数越大，纤维末端端应力集中越严重；纤维长径比越大，纤维上的最大拉伸 力也越大，但增幅越于平缓；纤维模量增加，纤维上的拉伸应力集中也增加，但增减缓，基南模量增加，界面剪切应力集中和纤维拉伸应力集中均下降，但剪切应力和拉伸应力的红色     

竹/玻璃钢复合建筑材料的研制及性能分析

竹/玻璃钢复合建筑材料是一种新型三维复合材料.本文对其进行了结构设计的研究,并通过大量试验对其力学性能进行了分析,结果证明竹/玻璃钢复合建筑材料确实是一种重量轻、性能好、工艺简单、价格便宜的材料,具有广阔的应用前景.     

三维角联锁机织复合材料弯曲抗疲劳性能有限元分析

使用三维绘图软件PRO/E 5.0绘制出三维角联锁机织复合材料结构模型,借助有限元软件ANSYS Workbench对该结构模型的弯曲疲劳性能进行分析。在复合材料弯曲静力学分析的基础上,添加疲劳工具对复合材料的抗疲劳性能进行分析,通过复合材料纤维、树脂各自的寿命、损伤分布云图分析复合材料的抗疲劳性能。结果表明:弯曲载荷作用下,复合材料与弯曲压头接触的位置表现出更大的弯曲应力;这些位置在较小循环载荷作用下较早发生破坏;与测试方向平行的纬纱较经纱发生更严重的破坏。