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FRP玻璃鋼復(fù)合材料論壇

標(biāo)題: 鋁合金內(nèi)膽碳纖維纏繞氣瓶結(jié)構(gòu)分析與研究 [打印本頁]

作者: 且聽風(fēng)吟 時間: 2013-1-4 14:37
標(biāo)題: 鋁合金內(nèi)膽碳纖維纏繞氣瓶結(jié)構(gòu)分析與研究
此為研究生論文，可以作為一定的參考用途。但對部分結(jié)果不太認(rèn)可。尤其是用方格布對氣瓶封頭部分進(jìn)行了增加。但對于大家了解鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞復(fù)合氣瓶的結(jié)構(gòu)設(shè)計很有幫助，大家可以看一看。內(nèi)容非常長，大家都知道研究生論文，所以可以好好看一看。

鋁合金內(nèi)膽碳纖維纏繞氣瓶結(jié)構(gòu)分析與研究

摘要
碳纖維纏繞鋁合金內(nèi)膽氣瓶不僅具有了鋁合金材料密度低、加工性好、密封
性優(yōu)良、延展性好、抗裂紋增強性能好等特點，同時兼?zhèn)涮祭w維復(fù)合材料重量輕、
比強度、比模量高、安全性好以及可設(shè)計性強等優(yōu)點，使復(fù)合氣瓶達(dá)到高承壓能
力、高疲勞壽命、質(zhì)量輕、耐腐等優(yōu)良性能的完美結(jié)合。
復(fù)合材料氣瓶是由纖維纏繞復(fù)合層和金屬內(nèi)襯共同組成的結(jié)構(gòu)。纖維纏繞復(fù)
合層采用縱向纏繞和環(huán)向纏繞相結(jié)合，其中封頭部分全部為縱向纏繞，圓柱段為
縱向纏繞與環(huán)向纏繞的組合。復(fù)合材料氣瓶承受內(nèi)壓載荷時，復(fù)合材料層大約承
受85％"-'95％的載荷，而鋁內(nèi)襯只承受5％～15％的壓力。

本文首先對鋁合金內(nèi)膽進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，鋁內(nèi)膽采用橢球封頭，壁厚設(shè)計為
2mm，長徑比選擇2．7；采用網(wǎng)格理論對氣瓶復(fù)合材料層進(jìn)行初步設(shè)計，確定纏繞
層壁厚、鋪層數(shù)量、鋪層方式以及纏繞角。然后利用有限元分析方法，在ANSYS
中進(jìn)行三維有限元分析。由于復(fù)合材料氣瓶的內(nèi)膽和纏繞層是兩種不同的材料且
單元屬性也不一樣，因此定義時采取了不同的單元屬性。鋁合金內(nèi)膽采用
SOLIDl 85號單元按照彈塑性來進(jìn)行分析，復(fù)合材料纏繞層采用SOLID46號單元
按照各向正交異性來分析，取其1／24作為分析對象，在兩個剖面邊界上給定對
稱邊界約束條件，對其施加90MPa的內(nèi)壓載荷進(jìn)行分析計算，解算結(jié)果顯示鋁內(nèi)
襯受力已進(jìn)入塑性，筒段應(yīng)力在380-一,410MPa范圍內(nèi)，纖維層最大應(yīng)力241 6MPa，
接近材料應(yīng)力極限2940MPa。
最后對按照設(shè)計加工制造的氣瓶進(jìn)行水壓試驗，試驗爆**破壓強93MPa，鋁合
金內(nèi)膽和纖維同時發(fā)生破壞，試驗結(jié)果表明理論分析完全符合實際。
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作者: 且聽風(fēng)吟 時間: 2013-1-4 14:38
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作者: 且聽風(fēng)吟 時間: 2013-1-4 14:39
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