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.     

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。     

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。     

铝内胆碳纤维全缠绕气瓶疲劳应变监测方法

针对气瓶疲劳过程中出现的泄露爆炸等安全问题,以20 MPa作为最大压力,对铝内胆碳纤维全缠绕气瓶进行了应变疲劳监测试验,直至气瓶疲劳失效.为了排除气瓶疲劳过程中温度因素对试验结果的影响,同时也对温度信号进行了采集,采用回归分析进行温度效应分离,得到了铝内胆碳纤维全缠绕气瓶应变的真实变化情况.研究结果表明:采用应变片对铝...     

国产三心凹底气瓶疲劳性能研究

本文提供了２５只国产中碳锰合金钢三心凹底气瓶疲劳试验的基本结论，试验表 明：三心凹底气瓶如果设计或制造不当，瓶根是疲劳失效的薄弱环节；讨论了压力容 器疲劳设计方法；根据气瓶疲劳试验实测数据，获得了瓶底疲劳失效的试验“最佳” 曲线。并以此为基础，取应力安全系数为１．６．寿命安全系数为８，首次提出了中碳 锰合金钢三心凹底气瓶底型设计的疲劳设计曲线，供气瓶设计使用．     

长管拖车天然气瓶疲劳寿命分析

长管拖车天然气瓶在内压变化及道路运输造成的惯性载荷作用下,存在疲劳失效风险。为了明确在交变载荷作用下气瓶的安全状态,以目前广泛采用的长管拖车天然气瓶为模型,针对内压和惯性载荷作用下的长管拖车气瓶进行了疲劳分析。采用ANSYS Workbench进行模拟,得到了不同载荷条件下气瓶的疲劳寿命分布情况。分析结果表明,在内压作用下,气瓶处于有限疲劳寿命状态,但能够满足要求;当惯性载荷超过一定数值时,长管拖车气瓶处于有限寿命状态,不满足强度要求,因此要控制其受到的惯性载荷。     

基于Tsai-Wu失效准则的复合材料气瓶爆破压力预测与试验验证

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。     

电子标签“盯梢”化学气瓶

也许有些上海市民已经发现,自家的液化气瓶上多了一只小小的标签.通过质监局的网站搜索标签上的编号,您就可以查阅液化气瓶的"小档案"了,其中包括了生产和物流的全部信息.     

危险化学品气瓶安全监管系统中的密码防伪技术

为了充分保证气瓶安全监管信息的真实有效,有效解决气瓶漏检、不同单位气瓶串瓶以及不合格气瓶流入市场等问题,并有效防止不法分子通过使用伪造、变造的电子标签将伪劣化学品气瓶流入市场,我们在气瓶安全监管信息服务平台建设中创造了数字认证密码技术与电子标签技术结合应用的新技术,实现了对气瓶的身份认证,最大限度地控制和消除了气瓶充装、运输和使用过程中的安全隐患。     

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。     

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.     

CNG汽车气瓶自动装卸系统设计

为了解决压缩天然气(compressed natural gas, CNG)汽车加气难的问题,提出了CNG"集中灌装、分散换瓶"的天然气汽车加气理念.采用可编程逻辑控制器(programmable logic controller PLC)作为智能控制单元、步进电机作为装卸驱动单元,设计了可移动的三维工作台作为装卸平台.研究了步进电机的控制算法,构建了CNG汽车气瓶自动装卸系统模型,研制了专用的车用CNG气瓶自动装卸系统.理论分析和实验结果表明:该系统可以在1～2 min内完成CNG汽车气瓶自动装卸任务,提高了CNG汽车的加气效率.     

化学承压气瓶爆炸原因与规避措施研究

该文首先分析了石化企业气瓶的安全特点,其中讨论了气瓶爆炸的原因,化学承压气瓶爆炸的物理和化学类型,规格的选取以及结构组成,然后通过分析气瓶在充装、运输、储存、使用等环节出现爆炸危险的主要原因,针对性地提出了防止化学承压气瓶爆炸的具体措施,其中指出预防气瓶爆炸,要从根源做起,强化法律法规的执行和安全管理的根本措施,同时企业或个人在气瓶的运输、存储、使用时要遵循安全检测的法律法规,避免意外的发生。     

清理整治『家庭炸弹』全省400万只气瓶下月产权大转移

2004年4月23日,湖南省质监局根据国家质检总局气瓶普查整治工作部署和验收要求,制定了<湖南省气瓶普查整治工作验收办法>,从2004年6月1日起本市居民的"自有瓶产权将正式转移,成为各个充装站的专有瓶".     

缠绕气瓶横向爆裂失效分析

对某公司生产的异常横向爆裂的缠绕气瓶样件进行失效分析,利用JSM-6490LA型扫描电子显微镜,GX51型奥林巴斯倒置金相显微镜进行宏观形貌和微观组织检测,SPECTRO MAXx(LMX16)直读光谱仪分析化学成分,WE-B300数显式液压拉力试验机和HR-150A型洛氏硬度计测试力学性能.试验及分析结果表明:筒体异常爆裂是因为爆裂起始部位淬火时冷却速度低,产生一定量的上贝氏体,降低了该部位的强度和沿伸率.加上内部存在夹渣割裂了基体的连续性,降低了材料抗拉强度,最终导致瓶体失效.     

有限元法对车载钢制天然气瓶疲劳分析

该文首先系统地阐述了基于疲劳损伤理论的气瓶寿命的计算方法;再针对车用钢制天然气气瓶使用过程中会对气瓶强度产生影响的因素进行探讨;最后在某型车用气瓶强度分析的基础上依据损伤理论以及计算方法给出了该型气瓶的使用寿命情况,同时也系统地分析了一些使用因素对气瓶寿命的影响。该计算方法与分析过程可以为车用天然气气瓶的安全使用以及检测提供理论基础和依据。     

3级储氢系统快速加氢过程的建模及参数优化

在氢气快速加注过程中,由于氢气的快速压缩及焦耳-汤普逊效应会导致气瓶内部温度急剧上升导致气瓶失效,从而产生安全隐患。针对3级储氢系统,建立了高压氢气快速加注过程的数学模型,用于分析车载氢气瓶在不同工作环境中的温升效应。结果显示加氢站储氢系统的控制压力切换点和预冷系统的控制温度对氢气最终状态影响较大。据此,以压力切换点和预冷温度为优化参数,预冷能耗、加注时间及氢气瓶最终氢气状态S_OC为优化目标建立了多目标优化模型,结果表明该方法可以在尽可能减小预冷能耗和提高S_OC的基础上完成高压氢气的快速加注。     

无缝气瓶定期检测中不能忽视形位误差的检测

气瓶定期检验单位将气瓶的形位误差视为气瓶制造过程中的误差,只是气瓶外表面质量的要求,对气瓶的性能没有多大的影响,而且,已在气瓶出厂监督检验中检测过,不需要仔细检测。其实,气瓶制造允差的控制（即形位公差的要求）不只是为了气瓶的外表面质     

基于LS-DYNA的高压气瓶跌落仿真分析

采用有限元分析软件ANSYS中的LS-DYNA模块对高压气瓶在无内压的状态下进行跌落仿真分析。气瓶跌落高度设为2m,并分别以水平、45°倾斜、垂直3种角度自由跌落。结果表明,水平跌落时,气瓶肩部受力最大,为505MPa,气瓶没有发生塑性变形;45°倾斜跌落时,气瓶与地面接触部位应力最大,为734MPa,接近材料的屈服强度,气瓶发生塑性变形;垂直跌落时,气瓶所受冲击力最大,最大应力为1500 MPa,远大于材料的屈服强度,气瓶发生较大塑性变形;45°倾斜跌落和垂直跌落时,气瓶均处于危险状态。     

意外撞击和冲击波作用下气瓶的动态响应分析

基于任意拉格朗日多物质流-固耦合算法,对空气采用ALE网格,对炸药采用JWL状态方程,分析了爆炸冲击波单独作用和高速子弹与冲击波联合作用下高压气瓶的动态响应.结果表明,在冲击波作用下气瓶应力急剧上升,气瓶出现屈服并发生屈曲,爆心距瓶体越近,气瓶受冲击波的影响越大;联合作用时应力相互叠加使得气瓶应力值比单独作用时有明显增大,变形相对于高速撞击和爆炸波单独作用显著增加,塑性变形区域变大,破坏程度更加明显.