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。

摘要：针对车载CNG复合材料气瓶,根据网格理论设计了碳纤维在气瓶的封头段与筒身段的缠绕角度与厚度,并利用ANSYS APDL语言实现了碳纤维在封头段的变角度与变厚度缠绕,建立了复合材料气瓶三维有限元分析模型,利用该有限元模型进行了各种内压工况下的强度分析,并基于Tsai-Wu失效准则,得出复合材料层的破坏因子,预测了该气瓶的爆破压力与爆破位置并通过爆破试验验证了有限元计算的正确性。结果表明,该复合材料气瓶爆破内压为67 MPa,爆破位置在筒身段与封头段的过渡处,并沿筒身段扩展。

摘要：在复合材料气瓶的研究中,由于气瓶结构复杂、参数众多等问题,研究多采用理论计算-数值模拟-试验验证等方式进行.有限元分析方法是近年来复合材料气瓶分析领域中应用最广泛的数值模拟软件.从结构分析与设计、爆破压力问题、缺陷对复合材料气瓶的影响等三部分阐述近10年来有限元分析方法在复合材料气瓶研究中的应用热点与重点.精准的模型和模拟结果不仅能为气瓶结构分析与设计提供数据支撑,还能对在役气瓶、出厂气瓶的安全性能验证提供一定的技术依据,尤其是对气瓶在线检验起到关键的预判作用.

摘要：为了适应未来重复使用运载器更高的重复使用性能要求,设计了一种航天用轻质高压可重复使用复合材料气瓶,采用金属内胆/复合材料层结构形式。复合材料采用T700碳纤维复合材料,金属内衬采用铝合金。采用有限元仿真和试验验证的方法对气瓶的强度和重复使用性能进行了分析和验证,其仿真爆破强度为81 MPa,试验爆破强度84 MPa,仿真与试验疲劳失效次数均大于1 200次。结果表明,所设计的重复使用复合材料气瓶满足23 MPa工作压力重复使用300次要求。

摘要：本文针对塑料内胆70 MPa碳纤维全缠绕气瓶进行铺层设计、模拟仿真分析与爆破试验研究。首先,基于网格理论对塑料内胆气瓶进行铺层设计;接着,采用ABAQUS建立气瓶的内胆模型与复合材料层模型;然后,通过UMAT子程序定义了气瓶筒身段与封头位置复合材料属性,基于Hashin损伤理论定义了渐进损伤模型,用于预测气瓶爆破压力;最后,对气瓶进行了爆破试验,并在试验过程中使用应变片采集了气瓶加载过程中的应变情况。结果表明,渐进损伤模型预测的爆破压力与试验结果的误差在10%之内,且预测的爆破位置与试验结果一致。

摘要：本文简要介绍了航空用球形复合材料气瓶的结构形式、受力状态和设计方法,对所研制产品的设计、制造与鉴定检验进行了总结。研究表明,该球形气瓶能够满足航空系统的技术要求。

摘要：依据复合材料气瓶的结构特性和使用要求,从工艺设计、原材料控制、工艺过程控制、工艺改进等方面开展复合材料气瓶制造工艺管理研究,建立了复合材料气瓶制造工艺管理体系。按照该体系开展工作,可以提高复合材料气瓶过程控制能力和生产效率,降低质量风险,确保制造的产品质量满足设计要求。

摘要：采用有限元软件构建大容积钢内胆复合材料气瓶模型,并在缠绕层表面建立三个体积型缺陷。详细阐述了数值模型的构建过程,重点分析了在设计爆破压力(50 MPa)下含不同缠绕层表面缺陷的气瓶内胆和缠绕层应力分布及大小,通过最大应力准则预测了各自情况下的爆破压力,与气瓶水压爆破试验数据进行了对比,并在此基础上研究了不影响爆破压力的缠绕层表面临界缺陷尺寸。模拟结果表明:缺陷对内胆应力影响较小,但缠绕层应力会因此急剧增大;爆破压力则是明显减小,且深度对其影响更大;针对本文讨论的气瓶,给出了临界面积为200 mm×200 mm,临界深度为1 mm这一结论。

摘要：新能源汽车用复合材料气瓶采用复合材料/金属混杂结构,其冲击损伤特性与采用纯复合材料结构有很大的不同,本文结合复合材料气瓶和试板模拟试验,采用冲击能量吸收率、分层损伤扩展阻力、剩余强度比衰减指数等参数作为其冲击阻抗性能的评价指标。采用不同的支撑夹具对玻纤/环氧单向板进行落球冲击试验,以模拟复合材料气瓶的不同材质内胆对纤维缠绕层冲击损伤的影响。研究发现,在一定冲击能量作用下,改变复合材料/金属混杂结构的形式能使其冲击能量吸收率发生变化,并可提高层合板的冲击损伤临界值,即提高其冲击承载能力;冲击能量吸收率越高分层损伤扩展阻力越小,且含冲击损伤层合板的剩余强度衰减越快。因此在设计复合材料气瓶时,需要考虑复合材料/金属混杂结构对分层损伤扩展阻力和冲击能量吸收率的影响。

摘要：本文针对航天用复合材料气瓶,从材料选择、结构设计和成型工艺等方面对其进行了系统的研究,可为超高压复合材料气瓶的研制提供借鉴和经验。