基于渐进损伤的Ⅳ型复合材料气瓶的爆破压强预测分析

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20240928.014

复合材料科学与工程 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (9): 92-97.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20240928.014

基于渐进损伤的Ⅳ型复合材料气瓶的爆破压强预测分析

付成建¹, 林松², 郭淑芬^1*

1.未势能源科技有限公司,保定 071000;
2.北华航天工业学院,廊坊 065000

收稿日期:2024-02-19 出版日期:2024-09-28 发布日期:2024-10-18
通讯作者: 郭淑芬(1986—),女,硕士,高级工程师,研究方向为高压复合材料气瓶数值模拟分析,guoshufen@ftxt-e.com。
作者简介:付成建(1982—),男,学士,工程师,研究方向为高压复合材料气瓶研发设计。

Prediction and analysis of burst pressure of type Ⅳ composite cylinder based on progressive damage

FU Chengjian¹, LIN Song², GUO Shufen^1*

1. FTXT Energy Technology Co., Ltd., Baoding 071000, China;
2. North China Institute of Aerospace Engineering, Langfang 065000, China

Received:2024-02-19 Online:2024-09-28 Published:2024-10-18

摘要/Abstract

摘要： 本文引入Hashin失效准则,编译了USDFLD的子程序,通过ABAQUS-WCM软件实现了基于渐进损伤的Ⅳ型复合材料气瓶有限元数值模拟,并且最终缠绕成型复合材料气瓶进行爆破试验验证。渐进损伤的有限元分析结果表明,Ⅳ型复合材料气瓶的金属接头最大直径圆位置以及筒身段与封头过渡位置容易造成复合材料层的应力集中,为最先出现树脂基体以及纤维拉伸断裂失效的位置,并且树脂基体的失效先于纤维断裂失效,且失效面积较大。气瓶的爆破结果表明,预测的爆破压强和失效位置与真实试验结果较为接近,验证了模型的有效性。

关键词: 复合材料气瓶, 有限元分析, 渐进损伤, 爆破压强

Abstract: In this paper, Hashin failure criterion was introduced, USDFLD subroutine was compiled, and finite element numerical simulation of type Ⅳ composite cylinder based on progressive damage was realized by ABAQUS-WCM software. Finally, the composite cylinders were prepared and verified by blasting experiment. The finite element analysis (FEA) results of progressive damage show that the maximum diameter circle of the metal joint and the transition position between the cylinder and the head of the Ⅳ composite cylinder are easy to cause the stress concentration of the composite layer, which is the first position where the tensile fracture failure of the resin matrix and the fiber occurs, and the failure of the resin matrix is prior to the failure of the fiber, and the failure area is larger. The results of composite cylinder blasting results show that the predicted blasting pressure and failure position are close to the real test results, which verifies the validity of the FEA model.

Key words: composite gas cylinder, finite element analysis, progressive damage, burst pressure

中图分类号:

TB332

付成建, 林松, 郭淑芬. 基于渐进损伤的Ⅳ型复合材料气瓶的爆破压强预测分析[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(9): 92-97.

FU Chengjian, LIN Song, GUO Shufen. Prediction and analysis of burst pressure of type Ⅳ composite cylinder based on progressive damage[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2024, 0(9): 92-97.

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Prediction and analysis of burst pressure of type Ⅳ composite cylinder based on progressive damage

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