玄武岩纤维增强复合材料气瓶结构优化及划痕缺陷探究

作     者：顾涵 何太碧 赵冠熹 郭永智 李明 韩锐 蒋元超 GU Han;HE Taibi;ZHAO Guanxi;GUO Yongzhi;LI Ming;HAN Rui;JIANG Yuanchao

作者机构：西华大学材料科学与工程学院四川成都610039 西华大学汽车与交通学院四川成都610039 中材科技(成都)有限公司四川成都611435 

基　　金：成都市重点研发支撑计划“70 MPa车载储氢系统优化设计和国产化研究及应用示范”(编号:2022-YF09-00020-SN) 四川省科技创新(苗子工程)培育项目“基于玄武岩纤维缠绕增强的35 MPa储氢气瓶的制备与数值模拟”(编号:2022052) 四川省科技计划项目“氢燃料汽车用70 MPa高压储氢装置成果转化”(编号:2022ZHCG0089) 

出 版 物：《天然气技术与经济》 (Natural Gas Technology and Economy)

年 卷 期：2023年第17卷第2期

页      码：68-74页

摘      要：复合材料气瓶具有质量轻、强度高、安全性能好等优点,可以广泛应用到航天航空以及民用生产中,为了在生产和使用过程中提高复合材料气瓶整体安全性能,以内胆产生划痕的玄武岩纤维增强复合材料气瓶为研究对象,通过有限元软件模拟仿真,分析了在内胆产生划痕时的承载能力和疲劳寿命,探究了玄武岩纤维增强气瓶内胆过渡段和划痕结构。研究结果表明:①非等壁厚结构比等壁厚结构下的复合材料气瓶疲劳性能更佳;②当气瓶内胆存在环向划痕时,其开口角度与内胆能承受的划痕深度呈反比,且划痕处会出现应力集中,但应力值小于内胆材料的极限强度,不能只通过爆破试验来检测其结构安全性能;③复合材料气瓶划痕缺陷的预测和管理,应同时考虑到爆破压力和疲劳循环寿命次数。结论认为:对于内胆有环向划痕的气瓶并不能只通过爆破试验来检测其结构安全性能,为保证内胆封头疲劳安全,复合材料气瓶内胆宜采用非等壁厚过渡段。

主 题 词：复合材料气瓶 玄武岩纤维 疲劳寿命 划痕缺陷 

学科分类：080704[080704] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

D　O　I：10.3969/j.issn.2095-1132.2023.02.010

馆 藏 号：203121372...