冷旋压高压气瓶瓶底结构强度分析

以冷旋压高压气瓶瓶底结构为研究对象,气瓶材料为34CrMo4H高强度合金,采用有限元法,对各载荷工况条件下瓶底的应力分布进行分析,结合相关的强度设计标准对瓶底结构进行强度分析,并对高压气瓶瓶底结构进行了优化。结果表明:瓶底结构满足强度要求,所产生冷旋压气瓶的爆破压力远小于设计极限压力,且还有相当的安全裕量;在满足气瓶强度要求的条件下,提出了一种更为合理的冷旋压高压气瓶的瓶底结构,从而为冷旋压高压气瓶的优化改进提供了技术支撑。     

碳纤维缠绕储氢瓶的有限元自紧分析和爆破压力预测

根据高压储氢瓶的金属内胆和外部碳纤维缠绕层的结构特点进行各向同性金属和各向异性复合材料叠层的有限元建模。考虑自紧作用与气瓶的实际工况,对气瓶在不同内压下应力和变形的弹塑性响应进行了分析。参考DOT CFFC标准对气瓶进行了自紧设计和弹塑性加卸压模拟分析。基于渐进破坏理论,用Tsai-Wu失效准则判断复合材料失效模式,并据此修改单元刚度;利用单元生死技术,依据失效单元数目的急剧增大来预测气瓶的爆破压力,与文献试验结果相比误差很小,验证了该方法的可靠性。     

三心凹底氧气钢瓶的强度分析

氧气瓶是一种高压气瓶。有关钢质气瓶的试验各厂都曾作过不少的工作。“气瓶安全监察规程”中对一般的钢质气瓶筒身强度也规定了用第四强度理论为基础的计算公式。三心凹底是我国目前主要采用的气瓶类型,但对这一类型气瓶,在有关强度、底型、应力分布以及峰值应力的大小等方面的资料和数据仍然是缺     

LNG车用气瓶颈管结构参数优化

运用ANSYS有限元软件对不同颈管尺寸参数的气瓶模型进行应力分析和评定,在满足强度要求的前提下,对相应颈管尺寸的气瓶进行绝热性能分析。采用正交试验方法,分析各因素对气瓶绝热性能的影响规律,确定了最优的设计方案,为不同型号LNG气瓶颈管的结构尺寸参数设计提供参考。     

基于损伤累积理论的气瓶正弦振动疲劳分析

开展了基于Miner线性损伤累积理论的运载火箭高压气瓶在正弦振动下的疲劳分析。建立了包含支架结构的高压气瓶有限元模型,采用试验数据对模型进行了修正,保证了分析精度;基于Miner线性累积理论推导出寿命计算公式,结合扫频分析获得危险点应力-频率曲线对气瓶部件进行了疲劳寿命预测,可作为结构设计的重要参考。     

高压制冷气瓶的轻量化设计与分析

高压制冷气瓶主要用于红外探测器的制冷。对相同容积不同内径的高压制冷气瓶进行理论计算与对比,进而对高压制冷气瓶进行轻量化设计。通过轻量化设计后的强度分析,确认相同容积不同内径的高压制冷气瓶,爆破压力基本一致,同时满足安全因数要求。最后通过试验验证了高压制冷气瓶的轻量化设计与分析结果。     

环缠绕钢内胆复合气瓶轴向破裂原因分析

为了研究环缠绕钢内胆复合气瓶(CNG-Ⅱ)轴向破裂原因,对实际CNG-Ⅱ气瓶水压爆破试验中出现轴向破裂的气瓶进行有限元分析。对比水压爆破试验结果和有限元分析结果,验证有限元建模的准确性。在此基础上,对受试气瓶进行应力分析,研究气瓶内胆和缠绕层的应力分布,得出气瓶在爆破压力下,内胆筒体段轴向应力大于环向应力,产生超压破坏,发生轴向破裂。     

高压气瓶母材、焊缝和热影响区的平面应变断裂韧度实验研究

通过军用高压气瓶母材、焊缝和热影响区的临界裂纹张开位移试验实验 ,研究了高压气瓶的断裂薄弱环节、平面应变断裂韧度及其参数的分布 ,给出了该部位的平面应变断裂韧度和平面应变断裂韧度对数的分布函数 ,为军用高压气瓶安全性和可靠性评估奠定了实验基础     

车用70 MPa压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶的应力分析

70 MPa车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶(以下简称车用70 MPa氢气Ⅲ型气瓶)作为氢燃料电池汽车供氢系统的一个关键部件,具有耐高压、重量轻和储氢密度大等特点,是当前氢燃料电池汽车用氢气瓶的首选产品。以27 L车用70 MPa氢气瓶产品为例,利用ABAQUS软件对气瓶在自紧压力后的零压力、公称工作压力、许用压力、水压试验压力和最小爆破压力下的应力进行分析,掌握气瓶在各个压力状态下的应力分布规律,为气瓶的设计提供一定的依据。     

动态应变仪测试气瓶残余变形率的技术应用

结合新疆实际情况,运用当前先进的应力应变仪(电测法),对高压气瓶的残余变形率进行大量试验测定,结合数字化模拟分析软件系统,验证并发展电测法理论,丰富电测法实践应用方向。     

低温复合材料气瓶爆破压力的有限元分析与试验研究

基于ANSYS软件建立了低温复合材料气瓶爆破压力分析的有限元模型,通过缠绕层纤维损伤情况及内衬应力、应变和位移变化情况分析,对所研制气瓶80 K温度下的爆破压力进行了预测。搭建了复合材料气瓶的低温爆破试验装置,开展了所研制气瓶液氮温区下的爆破试验。研究结果表明,所研制低温复合材料气瓶80 K温度下爆破压力的有限元计算值和试验值分别为78 MPa和71.28 MPa,误差为9.4%,说明了该低温复合材料气瓶爆破压力有限元分析方法的合理性。     

大容量高压气瓶的发展

高压气瓶技术随材料的发展而更新。七十年代,从碳锰钢到铬钼钢,气瓶技术有了一次飞跃。最近,美国Taylor—Wharton公司设计出一种新型大容量高压气瓶,型号HC—500,其气体容量达14.2立方米(500立方英尺)。     

缠绕层表面2 mm 深椭圆损伤对 CNG -Ⅱ复合气瓶应力的影响

为了研究缠绕层外表面损伤对于CNG-Ⅱ复合气瓶安全性能的影响，通过考察实际气瓶表面损伤形状，将复合气瓶表面损伤简化为一定尺寸的椭圆形凹坑。对缠绕层表面带有2 mm深度椭圆形凹坑损伤的复合气瓶进行爆破试验，利用有限元软件ANSYS计算其爆破压力。比较试验爆破压力和数值分析结果，验证数值分析方法的正确性。在此基础上，对带椭圆形凹坑损伤的CNG-Ⅱ复合气瓶进行应力分析，得出缠绕层外表面椭圆形凹坑损伤对气瓶安全性能造成不良影响。     

基于ANSYS的大容器气瓶有限元分析

传统的气瓶设计采用薄膜理论和第一强度理论进行设计,由于在设计中未对实际应力进行严格计算,设计选取的安全系数较大,经济性不好。利用ANSYS软件模拟气瓶加载后的应力、应变情况,揭示出了气瓶承载时的应力分布规律和变形情况,为气瓶的优化设计和可靠性设计奠定了坚实的基础。     

高压气瓶辊模拉拔力的理论计算与数值模拟

高压气瓶是高压气体的主要盛装容器,广泛应用于石油化工、冶金、机械、交通、采矿、医药等行业部门及日常生活中。拉拔工艺是制造高压气瓶的重要方法。辊模的拉拔力是高压气瓶拉拔工艺中重要的参数之一。针对气瓶拉拔工艺,通过塑性力学对气瓶辊模拉拔过程进行分析,建立气瓶辊模拉拔过程中的几何模型和力学模型,并且给出辊模拉拔力的理论计算公式。在34CrMo4气瓶用钢热态拉伸试验的基础上,建立气瓶5辊拉拔的有限元分析模型并与所建立的理论模型的计算结果进行对比分析,分析结果表明,理论计算结果和数值模拟结果二者吻合较好,因此,建立的理论分析模型为气瓶的辊模拉拔实际生产中拉拔力的计算提供重要的理论依据。该理论计算模型和数值模型对气瓶的辊模拉拔工艺具有重要的参考意义。     

二氧化碳高压气瓶定期检验中水压试验泄漏失效分析

为了研究二氧化碳高压气瓶定期检验中水压试验漏水失效原因,对泄漏的高压气瓶材料的化学成分、力学性能、宏观和微观断口和金相组织进行研究和分析,结果表明,气瓶内表面发现许多细小的腐蚀凹坑;泄漏位置的裂纹断口面覆盖一层灰黑色腐蚀产物;裂纹起始于内表面脱碳层,呈树根状向外表面扩展;在气瓶内表面易于腐蚀发生的条带组织上形成的穿晶裂纹,具有应力腐蚀开裂特征。泄漏失效的原因为:CO_2与水形成腐蚀性介质环境,在内压作用下,在气瓶内表面条带组织上发生应力腐蚀开裂,裂纹向外表面扩展导致局部穿透整个壁厚或者壁厚不能承受额定的压力而出现泄漏失效。     

冲拔式调质热处理高压气瓶局部开裂的失效分析

为了研究冲拔式高压气瓶调质热处理后局部开裂失效原因,对调质热处理后开裂的高压气瓶材料的化学成分、力学性能、宏观和微观断口和金相组织进行试验研究和分析,并对高压气瓶制造过程进行分析。结果表明,在拔伸过程中,滚动环模中使用不合格的锡青铜套,当瓶坯通过滚动环模时,滚动环模内的铜套因转动磨损或掉块,磨损的铜粉或掉块掉落到温度1000℃左右的瓶坯上,被滚动环模压入到瓶体上,并且瓶坯通过时横向摆动,铜粉在气瓶上呈横向或斜向分布。带有铜粉或铜块的气瓶,在调质热处理温度870℃加热过程中,铜元素向内表面扩散,淬火快速冷却时,产生铜脆开裂。     

SolidWorks/works对称约束在有限元分析中的应用实例

本文以某型号的超大钢制气瓶为例,详细阐述了应用Solidworks/works软件在三维实体造型、有限元分析对钢制气瓶进行应力和变形(位移)分析的过程和方法。并介绍了Solidworks/works对称约束在有限元分析及压力容器线性静态分析方面的应用小技巧。     

高压气瓶安全阀的国产化研究

通过对原进口高压气瓶安全阀的解读研究,建立了阀芯的受力模型;通过理论计算、分析和一系列试验,找到了提高气瓶安全阀回座压力的有效途径,实现了高压气瓶安全阀的国产化。     

高压气瓶用34CrMo4-H高强度钢的研究

为设计开发工作压力30 MPa的高压气瓶,研究了ISO 9809-2:2010对气瓶钢化学成分与力学性能的要求。结合国外工作压力30 MPa高压气瓶用高强度钢的使用经验,在34Cr Mo4中添加0.050%~0.080%钒,并分析和试验研究合金元素Mo和Ni在不同的热处理工艺条件下对34Cr Mo4-H钢力学性能的影响,设计出工作压力30 MPa高压气瓶用34Cr Mo4-H高强度钢化学成分。试验结果表明,设计开发的工作压力30 MPa的高压气瓶用34Cr Mo4-H高强度钢力学性能指标均超过ISO 9809-2:2010标准要求,特别是延伸率、冲击值富裕较大。