纤维缠绕车载CNG气瓶的结构设计及其有限元分析

复合材料科学与工程 ›› 2015, Vol. 0 ›› Issue (12): 12-17.

纤维缠绕车载CNG气瓶的结构设计及其有限元分析

元世海¹, 李彦虎¹, 祖磊^2*, 张桂明²

1.西安理工大学,陕西西安 710048;
2.武汉理工大学,湖北武汉 430070

收稿日期:2015-07-03 出版日期:2015-12-28 发布日期:2021-09-14
通讯作者: 祖磊(1983-),男,博士,教授,主要从事复合材料方面的研究,lzu@xaut.edu.cn。
作者简介:元世海(1989-),男,硕士,主要从事复合材料压力容器方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金(11302168);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(143101001);陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2013JQ6018);湖北省自然科学基金(2014CFB140)

STRUCTURE DESIGN AND FINITE ELEMENT ANALYSIS OF FILAMENT WINDING VEHICLE CNG CYLINDER

YUAN Shi-hai¹,LI Yan-hu¹,ZU Lei^2*,ZHANG Gui-ming²

1. Xi'an University of Technology, Xi'an 710048, China;
2. Wuhan University of Technology, Wuhan 430070,China

Received:2015-07-03 Online:2015-12-28 Published:2021-09-14

摘要/Abstract

摘要： 根据薄膜理论分析了气瓶封头的椭球比对气瓶强度和稳定性的影响,依据网格理论,结合气瓶容积、使用空间以及实际生产工艺等约束条件,确定了气瓶的内衬几何尺寸、纤维缠绕层的纤维厚度和缠绕角度。最后利用ANSYS中的参数化设计语言(APDL),分别对各种工况下的强度、稳定性进行了仿真模拟和数值计算分析。结果表明,设计的70L纤维缠绕车载CNG气瓶的强度、稳定性满足铝内衬全缠绕碳纤维增强复合材料气瓶的基本要求(DOT-CFFC)。

关键词: 纤维缠绕, 复合材料, 强度, 稳定性

Abstract: In this paper, we analyze the influence of the ellipsoid ratio of the cylinder head on the strength and stability of cylinders according to the film theory. Based on the grid theory, combined with the cylinder volume, the use of space and the actual production process and other constraints, we determine the geometry of the cylinder liner, fiber layer thickness of filament winding and winding angle. Finally, we analyze the strength and stability of the cylinder under various conditions by using the APDL. The results show that the strength and stability of 70L fiber wound vehicle CNG cylinder meet the basic requirements of fully wrapped aluminum lined carbon fiber reinforced composite cylinders.

Key words: filament winding, composite, strength, stability

中图分类号:

TB332

元世海, 李彦虎, 祖磊, 张桂明. 纤维缠绕车载CNG气瓶的结构设计及其有限元分析[J]. 复合材料科学与工程, 2015, 0(12): 12-17.

YUAN Shi-hai,LI Yan-hu,ZU Lei,ZHANG Gui-ming. STRUCTURE DESIGN AND FINITE ELEMENT ANALYSIS OF FILAMENT WINDING VEHICLE CNG CYLINDER[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2015, 0(12): 12-17.

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