基于ANSYS对车用全复合材料CNG气瓶的安全研究

基于车用全复合材料CNG气瓶近年发生爆炸事故和定期检验中合格率偏低,主要问题在于气瓶内胆存在裂纹、开裂等缺陷。应用ANSYS有限元软件对现役全复合材料气瓶进行模拟,采用自上而下的建模方法,对全复合材料CNG气瓶进行建模,计算、分析全复合材料CNG气瓶在工作压力、试验压力、爆破压力下的应力、应变分布。模拟计算结论为现役全复合材料CNG气瓶出现的裂纹、开裂等缺陷与内胆材料强度不足和气瓶结构设计密切相关。全复合材料CNG气瓶的设计制造阶段要充分考虑内胆材料强度,合理选材,进一步完善气瓶瓶身与瓶阀过渡区域的结构设计,提出改进检验工艺方案。     

环向缠绕气瓶金属内胆表面裂纹的应力强度因子计算

本文利用弹塑性理论对环向缠绕气瓶自紧及服役工况进行应力分析,推导得出不同工况下,气瓶的复合材料和内胆的应力、应变计算公式,并展开讨论。以金属内胆应力计算公式为基础,借鉴平板椭圆形表面裂纹应力强度因子公式,给出了金属内胆表面椭圆形裂纹应力强度因子的计算方法。通过算例表明,内胆裂纹的应力强度因子除与裂纹几何参量、气瓶内压相关,还与气瓶制造时自紧工艺相关,同一气瓶设计,最小、最大自紧引起的应力强度因子相差36%。     

车用CNG2气瓶金属内胆低周疲劳行为分析

在对CNG2气瓶进行有限元分析的基础上,对应变集中区域的应力进行了分析。运用Manson-Coffin公式,结合气瓶内胆的应变疲劳性能计算得到疲劳寿命,计算结果与气瓶疲劳试验寿命相符。制造过程中使用预紧工艺或过载方式产生塑性变形和残余压应力,可以提高应力强度范围门槛值,使裂纹启裂减慢,从而延长了气瓶的疲劳寿命。     

车用CNG2气瓶低周疲劳的微观损伤机理研究

车用CNG2气瓶在反复充放气过程中易造成气瓶疲劳断裂失效,而目前关于金属内胆的微观损伤机理尚不清晰。在对某型号CNG2气瓶开展20000次循环加压疲劳试验基础上,运用场扫描电镜(SEM)观察了内胆不同部位的微观组织结构,探讨了其疲劳微观损伤机理。研究结果表明:金属内胆由于发生循环软化,在基体中形成了大量的局部循环塑性变形区,且随塑性应变累积而沿晶界或相界扩展;同时,位错运动诱导下的碳化物偏聚促进了晶界粗化,削弱了晶界的连接强度,最终局部循环塑性变形区彼此连接并逐步与基体脱离,从而萌生裂纹。最后基于微观损伤机理提出,金属内胆的材料冶金、成型及热处理后形成的碳化物颗粒细化及均匀分布程度,对于提高金属内胆的疲劳寿命具有重要意义。     

复合材料气瓶的自紧设计研究

随着能源结构的变化和环境污染日益加剧,汽车工业研究的重点开始转向清洁能源领域,采用天然气为燃料的汽车越来越受到大家的欢迎,而作为天然气的盛装载体一气瓶的发展必将会迎来新的挑战。自紧压力设计是复合材料气瓶成型工艺的一个重要手段,也是气瓶应力分析中的一个关键环节,本文借助ABAQUS有限元分析软件,对车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶进行了力学分析,建立了有限元分析模型。     

自紧压力对玻璃纤维环向缠绕气瓶疲劳性能的影响

运用有限元分析软件,分析了不同的自紧压力对车用玻璃纤维环向缠绕气瓶疲劳性能的影响,采用新的许用应力幅度一循环次数曲线代替JB4752,对不同自紧压力下的疲劳寿命进行了计算,认为不经过自紧只打水压试验是无法满足气瓶疲劳试验要求的。     

车用CNG气瓶安装和使用安全问题分析及对策

近年来,CNG汽车发展很快,根据国家有关法规和标准的要求,结合CNG气瓶工作实际需要,对车用CNG气瓶的安装许可、安装监督检验、定期检验周期、使用管理中存在的问题,进行分析研究。本文认为应加强气瓶安装资质管理,监督检验应包括气瓶和燃气系统。现行国家标准对钢质内胆纤维缠绕气瓶和全钢瓶的要求不一致,应及时完善,出租车用气瓶检验周期应与其他车辆不同。提出气瓶安装中要注意的几个技术问题,包括气瓶数量和布置、气瓶固定方式、非燃气系统检查等。为保证CNG汽车安全使用,指出气瓶安装行政许可、车辆检验和气瓶检验、车辆保险和气瓶保险等需要解决的问题。     

车用CNG全复合材料气瓶内胆鼓包的成因与预防

根据近年来对车用压缩天然气(CNG)全复合材料气瓶定期检验的实际经验,对检验中发现的该类气瓶塑料内胆向内鼓包现象的原因进行了分析,且通过了一定的实验验证。根据鼓包成因分析,从气瓶设计、使用、检验等方面提出了相应的预防措施,对提高气瓶的安全性能有一定的参考价值和实际意义。     

高压压缩氢气塑料内胆复合气瓶内胆选材的探讨

高压压缩氢气塑料内胆复合气瓶是目前国际上氢燃料电池汽车主要的储氢容器.国内制造商缺乏对该类气瓶的生产经验,技术储备有限,开发难度较大.本文通过整理国际及国内产品标准对塑料内胆的要求、分析在气瓶整个生命周期中内胆可能发生的变化两方面内容,探讨了作为技术难点之一的塑料内胆选材问题,对该类气瓶未来的制造及内胆材料开发工作具有...     

基于氢气充放试验及数值模拟的储氢气瓶安全评价

储氢气瓶是新能源汽车的重要储能设备,其可靠性直接关系到汽车的安全性。研究了不同环境温度下,35 MPa铝合金内胆车用储氢III型气瓶在充放气时的最终温度和应力分布情况,并对其安全性进行了评价。借助试验测试平台,在不同温度下进行了实际充放试验。试验过程中无漏气现象,且最终温度符合要求,表明储氢气瓶在试验条件下是安全的。由此,在获得了储氢气瓶充放时热响应规律的基础上,对不同温度下的氢气充放过程进行了数值模拟,得到其应力分布情况。结果表明,储氢气瓶复合层的应力远小于其材料抗拉强度,即内胆和复合层的强度均可视为满足要求。研究结果可为储氢气瓶的试验开展、安全评价、寿命预测提供依据。