cng环向缠绕气瓶纤维应力比研究

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1、乂连禮＾大違ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩ福损±茸恆巧交ＭＡＳＴＥ民乂ＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮＩｋ錢ＨＰＣＮ（｝！翰雜領婦動比研究Ｉ工程领域作者姓名举—莖指导教师别培启副教授答辩日期〇丄至年心且＿＿名＿专业学位硕±学位论文ＣＮＧ环向缠绕气瓶纤维应力比硏究ＴｈｅＳｔｕｄｏｆ－ｙＦｉｂｅｒＳｔｒｅｓｓＲａｔｉｏ化ｒＣＮＧＨｏｏｐｗｒａｐｐｅｄＣｙｌｉｎｄｅｒ作者姓名：

2、柴森王程领域：安全工程学号：３１３０７０６４指导教师：刘培启副教授完成日期：２０１５年６月乂金巧义乂＃ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体己经发表的研究成果，化不包含其他＆申请学位戎其他巧途使用过的成果一同工作的同志对本研究所做的贡献。与我

3、均邑在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。－珠＊４私化各务：＾学位论文题目：合］和吁水皮年＾作者签名；备日期；月日＊＾大连理工大学专业学位硕±学位论文摘要ＣＮＧ环向缠绕气瓶凭借其优越的性能，在工业和民用中得到了广泛的应用。在ＣＮＧ一环向缠绕气瓶的有限元分析中，目前仍存在定争议。在ＣＮＧ，对于建模方法的选择环向缠绕气瓶的标准中，没有对气瓶壁厚设计方法提出具体规定，设计者在对气瓶设计。ＣＮＧ时依照的标准也不同，造成设计的气瓶

4、尺寸往往存在差异环向缠绕气瓶相关标准中对纤维应力比的规定，仅从纤维断裂方面考虑，对气瓶纤维应力比的下限作出规定，而对纤维应力比的上限未作规定。在预紧压力较小时，纤维应力比较大，仍能满足标准中对纤维应力比的规定，然而较小的预紧压力不利于约束通过预紧提高气瓶疲劳性能。本文建立了ＣＮＧ环向缠绕气瓶的轴对称单元模型和Ｈ维壳单元模型，通过对两种模型的分析结果进行详细对比。然后，根据不同，为应力分析模型的选择提供参考建议＜）杨准体系的气瓶设计方法，对市场上常见的四种规格〇＾２７９、０３２５、０

5、３５６、１４０巧的ＣＮＧ环向缠绕气瓶进行设计，分析在不同预紧压力下气瓶的纤维应力比变化规律。最后，通过计算不同纤维应力比下气瓶的疲劳循环次数，根据标准中对气瓶疲劳循环次数的规ＣＮＧ环一。定，对向缠绕气瓶的纤维应力比提出个上限参考值具体研究结果如下：（１）ＣＮＧ环向缠针对绕气瓶的有限元模型，Ｈ维壳单元模型能够考虑缠绕角度，从而建立准确的模型；而轴对称模型由于平面单元的法向方向不能改变，通常在建立模°°°型时将纤维缠绕角度近似为９０￣之间。７３对称模计算分析表明，当缠绕角度在９０，轴

6、型和三维壳单元模型在工作压力和爆破压力下应力分析的最大相对误差为５％。实际生°°８５？９０Ｈ维壳单元模型产中环向缠绕的缠绕角通常是，因此可Ｗ使用轴对称模型代替对ＣＮＧ环向缠绕气瓶进行应力分析。一（２－）国标（ＧＢ５０９９１９９４）的壁厚设计公式是由中径公式结合第强度理论得到，－ＩＳＯ８０９－２０标准（ＩＳ０９１０）和欧标（ＥＮ１９６４２０００）的设计公式则由拉美公式结合第四强度理论得出。Ｈ种设计方法得到的气瓶尺寸不同，在相同的压为条件下，内胆和纤维层的应力分布也不同，造成不同的设计方

7、法得到的气瓶在相同压力条件下的纤维应力比？３．５％３０８％。相差．，且随着预紧压力的增大而减小（３）对根据不同标准体系设计的气瓶进行疲劳分析表明，为了使气瓶满足标准中对于疲劳循环次数的规定，对于根据国标设计的四种规格的ＣＮＧ环向缠绕气瓶，纤维应为比分别应不超过５．０７、４．７５、４．８７、４．７３，对于根据ＩＳＯ标准和欧标设计的四种规ＣＮＧ环向缠、、．、。的绕气瓶，纤维应力比分别应不超过３．７３３．２３３１７３．１７关键词：环向缠绕；气瓶；标准；疲劳；纤维应力比－－ＩＣＮＧ环

8、向缠绕气瓶纤维应为比研巧ＴｈｅＳｔｕｄｏｆｔｒｅａｔｏｏｏｏ－ｗｒａｅｄｎｄｅｒｙＦ化ｅｒＳｓｓＲｉｆｒＣＮＧＨＣｌｉｐｐｐｙＡｂｓｔｒａｃｔＣＮＧｏｏ－ｗｒａｎｄｅｒｗｔｔｓｓｅｒｆｏａｎｃｅｓｗｅｕｓｅｄｎｅｈｅｄｃｌｉｉｈｉｕｅｒｉｏｒｒｍｈａｂｅｅｎｉｄｌｉＵｉｐｐｐｙｐｐ，ｙｉｎｄｕｓｔｒａｎｄｔｈｅｃｉｖｉｌ－ｗｒａｙ．Ｉ打ｔｈｅ