金属内衬碳纤维全缠绕气瓶的有限元分析

复合材料科学与工程 ›› 2014, Vol. 0 ›› Issue (11): 30-35.

金属内衬碳纤维全缠绕气瓶的有限元分析

祖磊, 王继辉^*, 李书欣, 汪准

武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉 430070

收稿日期:2014-03-27 出版日期:2014-11-28 发布日期:2021-09-13
通讯作者: 王继辉(1962-),男,博士,教授,主要从事复合材料方面的研究,jhwang@whut.edu.cn。
作者简介:祖磊(1983-),男,博士,教授,主要从事复合材料方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金(11302168);陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2013JQ6018);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(143101001)

FINITE ELEMENT ANALYSIS OF FULLY WARPPED CARBON FIBER REINFORCED ALUMINUM-LINED CYLINDERS

ZU Lei, WANG Ji-hui^*, LI Shu-xin, WANG Zhun

School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China

Received:2014-03-27 Online:2014-11-28 Published:2021-09-13

摘要/Abstract

摘要： 本文通过有限元的分析方法,对具有铝合金内衬的碳纤维全缠绕复合材料气瓶的结构进行了剖析,建立了较为合理的复合材料气瓶有限元模型,对气瓶模型的基本建模分析过程进行了阐述和研究。采用ANSYS参数化编程语言(APDL)对复合材料气瓶进行参数化建模,参考美国制定的DOT-CFFC标准《铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的基本要求》,对公称工作压力、试验压力和最小爆破压力下的碳纤维缠绕铺层和铝合金内衬的各向应力分布进行了数值模拟和计算,并预测了复合材料气瓶的实际爆破压强。

关键词: 复合材料, 碳纤维全缠绕气瓶, 铝合金内衬, 有限元分析, 爆破压强

Abstract: In this paper, the structural analysis for carbon fiber fully wrapped aluminum-lined composite pressure vessels was presented using finite element method (FEM). The finite element model of a typical composite pressure vessel was built using ANSYS parametric programming language (APDL), where the element type and its real constants, the mesh density, and the boundary conditions were respectively determined. According to the American standard DOT-CFCC, the numerical solutions for the stresses of the composite overwrap and the aluminum liner were obtained under the service pressure, the test pressure, and the minimum required burst pressure. The actual burst pressure of the composite pressure vessel was also numerically predicted.

Key words: composite materials, carbon fiber overwrapped cylinder, aluminum liner, finite element analysis, burst pressure

中图分类号:

TB332

祖磊, 王继辉, 李书欣, 汪准. 金属内衬碳纤维全缠绕气瓶的有限元分析[J]. 复合材料科学与工程, 2014, 0(11): 30-35.

ZU Lei, WANG Ji-hui, LI Shu-xin, WANG Zhun. FINITE ELEMENT ANALYSIS OF FULLY WARPPED CARBON FIBER REINFORCED ALUMINUM-LINED CYLINDERS[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2014, 0(11): 30-35.

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