碳纖維復(fù)合材料纏繞氣瓶數(shù)值分析.pdf

1、全纏繞復(fù)合材料氣瓶在航空航天、軍事和民用領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步對(duì)復(fù)合氣瓶使用性能的要求越來越高。復(fù)合氣瓶制造過程中工藝參數(shù)的選擇對(duì)后期氣瓶的使用性能有重要影響。因此為了提高復(fù)合氣瓶的使用性能，對(duì)其主要工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化就顯得尤為重要。
　　本文基于ANSYS有限元計(jì)算軟件，建立了56L和130L復(fù)合氣瓶的三維有限元計(jì)算模型，對(duì)影響復(fù)合氣瓶的疲勞性能和爆破壓強(qiáng)的主要工藝參數(shù)進(jìn)行了分析和優(yōu)化。
　　計(jì)算了不同

2、壁厚的內(nèi)襯的屈曲壓強(qiáng)，以確定不同厚度的內(nèi)襯在纖維纏繞和固化過程中所能承受的最大外壓力。本文使用溫度參數(shù)法模擬直筒段纖維張力的施加，并計(jì)算了復(fù)合材料纏繞層由于纖維張力而作用在內(nèi)襯上的應(yīng)力。
　　對(duì)影響復(fù)合氣瓶疲勞性能的主要工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，主要包括自緊壓力、內(nèi)襯厚度和張力制度。計(jì)算分析結(jié)果表明，當(dāng)自緊壓力為49MPa時(shí)56L和130L復(fù)合氣瓶擁有最優(yōu)異的疲勞性能和應(yīng)力狀態(tài)分布;內(nèi)襯厚度與疲勞壽命的關(guān)系為:在1.1 mm～2mm范圍

3、內(nèi)，復(fù)合氣瓶的疲勞壽命隨著內(nèi)襯厚度的增加而增加，并且接近線性關(guān)系;在本文所計(jì)算的三種張力制度下，當(dāng)張力制度為70-0.5N（第一層纖維的張力為70N，之后每層遞減0.5N）時(shí)復(fù)合氣瓶表現(xiàn)最高的疲勞壽命。
　　對(duì)影響復(fù)合氣瓶爆破壓強(qiáng)的重要工藝參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算分析，主要包括張力制度和螺旋纏繞層的切根位置。計(jì)算結(jié)果表明在本文所計(jì)算的三種張力制度下，56L和130L復(fù)合氣瓶在70-0.5N張力制度下?lián)碛凶罡叩谋茐簭?qiáng)，56L復(fù)合氣瓶為95M