70 MPa车载Ⅳ型储氢气瓶铺层设计与实验验证

为了准确预测封头纤维厚度和改善封头纤维堆积,采用理论分析、有限元模拟和实验验证相结合的方式,提出了一种结合三次样条函数封头厚度预测法与扩孔缠绕工艺的碳纤维全缠绕复合材料气瓶铺层设计方法。根据设计结果,基于ANSYS ACP软件建立了工作压力70 MPa的塑料内胆复合材料气瓶有限元模型,分析了气瓶复合材料层在公称工作压力和最小爆破压力下的受力情况。以三维Hashin失效准则作为复合材料失效判据,采用Camanho提出的单元刚度退化方案,对复合材料气瓶进行渐进失效分析,从而预测了气瓶最终爆破压力和爆破位置。进行了气瓶水压爆破实验,实验结果表明：气瓶在未爆破的情况下已能承载158.75 MPa的压力,验证了该铺层方法能够满足静强度要求;实验结果未能验证渐进失效分析预测的爆破压力165.71 MPa和爆破失效位置。研究成果可为70 MPa车载塑料内胆复合材料气瓶的研发提供依据。     

车用压缩天然气全缠绕复合材料气瓶强度试验及数值模拟

对压缩天然气燃料汽车气瓶进行水压试验,考核其承压部件的强度,同时进行爆破试验,以确定其最小爆破压力和爆破部位.考虑了复合材料各向异性以及气瓶封头处纤维缠绕厚度变化的特点,采用有限元分析软件对车用压缩天然气全缠绕铝内衬复合气瓶在预紧压力、0压力、工作压力、水压试验压力和最小爆破压力作用下的应力分布情况对比国外相应标准进行了分析和研究,预测出该气瓶的实际爆破压力.结果证明,有限元分析的结果与实际情况吻合得较好.     

加快新能源产品研发抢占市场竞争制高点

沈阳斯林达安科新技术有限公司成立于2002年，注册资金2000万元，占地面积16800平方米，厂房及办公建筑面积近8000平方米，现拥有职工132人，其中，大专以上学历64人、占全体员工的48％，高级科技人员46人、占全体员工的35％，主要管理和科研人员均为本科以上学历。公司主要研发生产铝合金无缝气瓶、铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶、车用钢质气瓶、高压储氢气瓶及复合材料气瓶等产品，产品销至全国各地及东南亚各国、美国、俄罗斯、加拿大等国家和地区，产品质量、外观深受客户好评。     

热疲劳过程力学行为的数值模拟

采用运动强化模型和热弹塑性理论对轴对称问题的热疲劳过程进行了有限元数值模拟。计算中，采用增量理论模拟热疲劳的循环加载过程，采用初应力法对每一增量步下进入塑性单元的应力应变进行迭代计算，同时考虑了温度对材料性能、蠕变及应变速率的影响。还对４５号中碳钢圆柱形试件进行了同相和异相热疲劳试验。试验与计算表明：利用本文的数值模拟程序计算得出的滞后环与试验结果相吻合。     

高速客车制动盘材料SiCp/A356 细观热疲劳仿真

采用三维有限元方法模拟高速客车制动盘的非连续SiC颗粒增强铝基复合材料体元的循环热应力应变场．并按球对称模型,对颗粒增强复合材料中热膨胀差（DCTE）热应力进行了弹塑性有限元分析．探讨了颗粒增强铝基复合材料发生晶界分离失效的形成机理．证明了温度达到最大时,界面结合处产生热压应力;而在温度冷却至室温时,产生热拉应力,而一般认为压应力对疲劳损伤没有影响,因此,可将循环热疲劳过程简化为某一恒温下的疲劳过程．     

纤维缠绕复合材料气瓶研究进展

纤维缠绕复合材料气瓶具有高比强度和比模量、抗疲劳、抗腐蚀等优点,已经成为研究的焦点.文中分析了纤维缠绕复合材料气瓶在国内外的研究进展,并进行了归纳总结,主要内容包括:纤维缠绕复合材料气瓶的国内外标准、制造过程中应考虑的主要因素、失效准则、失效模式以及优化设计.通过对比发现,Tsai-Wu失效准则预测的失效压力与实验值最接近.提出了一些预防复合材料气瓶失效的措施,对气瓶的安全使用有一定的借鉴作用.最后指出了未来研究的重点.     

考虑进气冷却效应的活塞低周疲劳寿命预测

针对进气过程中活塞顶面温度分布不均匀,会对活塞疲劳寿命计算产生影响的问题,采用燃烧模拟和有限元方法,结合材料试验,进行了活塞低周疲劳寿命预测。首先,通过CFD仿真,获取了考虑进气冷却效应的燃烧室温度分布,有限元仿真计算了活塞温度和应变;然后,进行了573 K下的活塞材料拉伸试验和疲劳试验,获取了活塞材料力学参数并推导出活塞疲劳寿命预测模型;最后,结合活塞应变和疲劳寿命预测模型,对比分析了进气冷却效应对活塞低周疲劳寿命的影响。研究结果表明:考虑进气冷却的燃烧室,燃气温度分布不对称,进排气侧的温差达到了75 K左右;活塞应变较大的位置主要集中在活塞凹坑底部、冷却油腔内部、环岸内部和活塞销孔上半部;考虑进气冷却效应导致活塞最大应变值上升了0.425%,低周疲劳寿命降低了13.8%。     

基于统计学的再生沥青混合料疲劳性能试验研究

为研究再生沥青混合料(reclaimed asphalt pavement,RAP)掺量、温度、行车速度、车辆轴重对再生沥青路面疲劳寿命的影响,通过开展多因素(RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变)多水平的再生沥青混合料小梁四点弯曲疲劳试验,采用统计学方法分析了RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变对再生沥青混合料疲劳寿命与疲劳方程的关系,并改进了疲劳方程.结果表明:RAP掺量、控制应变、加载频率、试验温度对疲劳寿命影响的显著性较高,但RAP掺量与其他三因素的交互效应显著性不明显;四因素对再生沥青混合料疲劳寿命的影响程度为控制应变>试验温度>RAP掺量>加载频率;佩尔疲劳模型适用于再生沥青混合料疲劳寿命研究,此模型中的系数与RAP掺量、试验温度、加载频率相关度较高,此三因素可通过非线性拟合引入疲劳模型,且改进后的疲劳模型可靠度较高.     

CFRP筋粘结型锚具的疲劳损伤模型

通过两种碳纤维复合材料CFRP筋锚固系统在不同疲劳应力比加载条件下的恒幅疲劳试验,借助背面应变片技术,研究了不同疲劳应力比对CFRP筋粘结型锚具疲劳响应的影响;基于Goodman方程,建立了恒幅疲劳荷载下粘结型锚具的疲劳损伤预测模型;通过试验数据与数值模型相结合的分析手段,探究了疲劳应力比对粘结型锚固系统疲劳响应的影响.结果表明:该疲劳损伤模型预测的结果与试验观察数据吻合良好;粘结型锚固系统在疲劳过程中的背面应变变化状态能较好地反映锚固系统内部的疲劳损伤状况,证明背面应变片技术适用于该粘结型锚固系统,且采用基于背面应变的疲劳损伤模型能够很好地模拟应力比对粘结型锚具疲劳响应的影响.     

气瓶监督检验性质研究

气瓶有多种分类方法,按照《气瓶安全监察规程》（质技监局锅发[2000]250号）气瓶分为无缝、焊接和特种气瓶（“特种气瓶”指车用气瓶、低温绝热气瓶、纤维缠绕气瓶和非重复充装气瓶等）。对这些不同种类的气瓶开展的检验工作分为监督检验、定期检验及型式试验,其中监督检验分为针对气瓶制造过程进行的监督检验和安装过程进行的监督检验。该文阐述了气瓶的监督检验属性、检验内涵及其检验发挥的作用,主要对监督检验中存在的问题进行分析并提出改进建议。     

玻璃钢气瓶铝内衬的氩弧焊接

目前在制造玻璃钢气瓶时是选用铝做内衬,从而保证气瓶的气密性,鉴于设备和运输上的原因,各气瓶生产厂铝内衬的制造大都是采用卷管焊接成型,因此铝内衬焊接质量的好坏直接关系到玻璃钢气瓶的气密性和疲劳交变次数的提高。我厂开始是采用气焊焊接,但从气瓶的使用情况来看效果不好,一方面因气焊质量有波     

碳纤维布加固梁抗弯荷载试验研究

通过碳纤维布加固模型试验梁的破坏荷栽试验,研究了钢筋混凝土梁在采用碳纤维布加固后,混凝土、钢筋及碳纤维布的应变变化和梁的裂缝,挠度发展,分析钢筋应变与碳纤维应变变化的协同关系,并对平截面假定进行检验.基于相关规范,将规范方法计算值与破坏荷载试验结果进行对比分析,为实际工程加固设计提供参考和依据.     

“油改气”的发展现状与现实思考

由于天然气等能源的大力开发,油价的上涨和燃油导致尾气排放对环境的污染,致使一段时间“油改气”数量不断攀升,改装后的燃气汽车使用的气瓶主要有三种:(汽车用压缩天然气钢瓶[车用CNG钢瓶]、车用液化石油气钢瓶[车用LPG钢瓶]、车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶[车用CNG缠绕瓶]),这其中以车用CNG缠绕瓶居多。现今,随着社会的发展,“油改气”已没有昔日的辉煌。     

压缩天然气钢瓶疲劳试验失效分析

本文综合运用壁厚测量、拉伸试验、水压爆破试验、硬度试验、金相检验等检测方法对气瓶疲劳失效原因进行分析,根据各个试验结果绘制了失效分析图,并对气瓶疲劳失效原因进行了分析。分析表明该气瓶疲劳失效原因为制造公差超标和热处理工艺控制不严。生产厂家应加强生产管理,保证特种设备安全。     

温度升高对碳纤维薄板增强RC梁疲劳性能的影响

为了研究碳纤维薄板增强钢筋混凝土梁在不同温度载和疲劳试验．下的疲劳性能,分别在20℃和80℃的温度条件下对26根增强梁进行了三点弯曲静结果表明：当疲劳载荷水平为25．0kN,27．5kN和30．0kN时,试件的S-N曲线、疲劳极限、破坏模式、挠度曲线和应变反映受环境温度的影响较小．     

深冷高压储氢气瓶复合材料层低温力学性能分析与优化

为提高深冷、高压双重极端工况作用下复合材料层的低温力学性能，根据层合板理论构建了深冷高压储氢气瓶复合材料层力学分析模型.通过计算热力耦合作用下多层缠绕结构的各向应力，研究横向弹性模量和纤维缠绕角度对复合材料层低温力学性能的影响.以容积140 L、压力35 MPa的气瓶为研究对象，结果表明，当横向弹性模量由14 GPa降低到5 GPa,复合材料横向应力减小68.37%,降低了基体受力失效风险；在0～50°范围内，复合材料横向应力随着螺旋缠绕角度的增加而减小，螺旋缠绕层可承载环向应力由68.18 MPa提高到424.13 MPa.横向弹性模量的降低和螺旋缠绕角度的增加使得各缠绕层的Tsai-Wu失效准则系数下降，有利于提高复合材料层的低温力学性能，减少碳纤维缠绕层数.     

基于混凝土残余应变的CFRP布与钢板复合加固RC梁疲劳损伤研究

采用碳纤维增强复合材料(CFRP)与钢板复合加固钢筋混凝土(RC)梁,并对其开展疲劳性能试验,分析梁压区边缘混凝土的疲劳总应变和累积残余应变随循环次数的发展规律,根据实测数据提出梁压区边缘混凝土累积残余应变演化方程,最后利用压区边缘混凝土累积残余应变定义损伤变量,计算获得损伤变量演化曲线.结果表明:随着荷载幅的提高和疲劳循环次数的增加,复合加固的RC梁压区边缘混凝土疲劳总应变和累积残余应变增大,且其发展均呈现明显的三阶段规律;利用压区边缘混凝土累积残余应变所建立的损伤模型,可以较好地反映这种复合加固梁的疲劳累积损伤.研究结果为CFRP布与钢板复合加固梁的剩余疲劳寿命预测和损伤评价奠定了理论基础.     

预应力碳纤维加固桥梁结构疲劳性能试验研究

通过对两组不同预应力水平碳纤维布加固梁分别进行单调静载试验与疲劳试验研究,考察了各级荷载作用下裂缝开展、应变和挠度的变化情况,并得到了开裂荷载、屈服荷载及极限荷载.结果表明:随着碳纤维布预应力水平的提高,裂缝宽度变小,长度变短,挠度也有较大程度的降低;开裂荷载,屈服荷载与极限荷载均有了不同程度的提高.     

X12CrMoWVNbN10-1-1转子钢室温低周疲劳特性

采用应变控制对超超临界汽轮机转子钢X12CrMoWVNbN10-1-1进行室温低周疲劳试验,并对试验结果进行了讨论.拟合了循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线,得到该材料的室温低周疲劳特性参数,包括Ramberg-Osgood参数和Manson-Coffin参数,推测出该材料的转变寿命.对低周疲劳试验开始和结束两个阶段的拉压应力峰值、拉压卸载弹性模量以及迟滞回线面积进行了对比分析,并对不同应变幅控制的低周疲劳对应的应力变化进行了讨论.     

3D-DIC在土木结构力学性能试验研究中的应用

为了更好地研究土木结构力学性能,采用改进的三维数字图像相关系统开展了纤维增强复合材料包裹混凝土柱抗压试验、纤维增强复合板-混凝土相对滑移试验、钢板拉压疲劳试验、预应力混凝土抗震试验和钢桁架结构连续倒塌动力试验.对圆柱体试件全表面同时进行测量,分析得到了360°全场应变数据.当平均应变达到2×10-2时,根据三维数字图像相关方法与电测法所得的应变结果的相对误差小于3%,说明前者具有较高的应变和位移测量精度.继而提出了一种基于边缘点消除刚体位移的方法,得到了滑移位移结果.利用高帧频相机进行连续采图,实现了在试验过程中的动态测量.由此证实了改进的三维数字图像相关系统在土木结构力学性能研究中的有效性.