纏繞張力對復合氣瓶內(nèi)膽應力影響.pdf

1、具有金屬內(nèi)膽和纖維層的復合氣瓶以其比強度和比剛度高、抗疲勞性、抗震和密封性能好等諸多優(yōu)點而被廣泛地應用于航天、航空、，汽車、造船、化工、機械、建筑和能源等各個工程領域。隨著復合氣瓶的廣泛應用，復合氣瓶進行科學和準確的應力分析不僅有助于氣瓶設計和加工工藝的研究，而且有利于氣瓶的安全評估。由于有限元方法已成熟的應用于各個工程領域和計算機的計算能力的大幅度提高，有限元法已是研究復合氣瓶的重要手段。借助ANSYS有限元分析軟件，采用有限元分析方

2、法，對復合氣瓶鋼制內(nèi)膽進行力學分析，建立了復合氣瓶用于分析纏繞過程中金屬內(nèi)膽的力學模型；利用ANSYS參數(shù)化的優(yōu)勢（APDL），對模型的結(jié)構(gòu)尺寸和網(wǎng)格劃分、約束條件、求解等進行參數(shù)化設計。 以外徑406mm、壁厚5mm的氣瓶金屬內(nèi)膽為研究對象，對環(huán)向纏繞的復合氣瓶展開以下幾方面的研究： （1）對氣瓶的邊界、接觸條件和材料特性以及單元選擇進行分析，建立軸對稱結(jié)構(gòu)的三維實體有限元模型，并對模型進行驗證，結(jié)果表明此模型是正確的

3、。 （2）將繞帶張力轉(zhuǎn)化為對內(nèi)膽的當量外壓力，對氣瓶內(nèi)膽進行分析，采用逐層纏繞的方法，進行計算。結(jié)果表明：由纏繞張力對內(nèi)膽氣瓶進行逐層環(huán)向纏繞產(chǎn)生了一定預應力，且氣瓶內(nèi)膽的筒體的應力狀態(tài)處于壓應力狀態(tài)；由纏繞張力引起的當量外壓p與內(nèi)膽的應力呈線性關系；碳纖維纏繞層數(shù)的增多，內(nèi)膽的應力增大，且增大的趨勢在減??；隨纖維纏繞層的增加，內(nèi)膽應力的增量在逐漸減小。 （3）進行預應力復合氣瓶進行自緊壓力分析，結(jié)果表明：自緊壓力能夠降