碳纤维复合材料强度与碳纤维缠绕铝内胆复合气瓶的研究
复合材料作为一种新型材料，具有比强度高、可设计性强、功能性能全面、经济性良好等优点，在工业上的应用越来越广，特别是在一些工况苛刻、设计条件高的领域，如航空航天、交通运输、特殊压力容器等。
虽然复合材料已在很多领域得到应用，但对其材料性能的研究还远不充分。为了节省试验经费，应在进行必要试验的同时，对碳纤维复合材料的性能进行模拟计算。本文针对一标准试验，利用ANSYS软件的节点耦合技术和接触分析技术分别对某碳纤维复合材料制成的NOL环进行了拉伸破坏载荷下的强度计算和拉伸试验。通过计算值与试验结果的对比证明，有限元模拟具有一定的可行性和准确性。
在汽车和化工等领域，常需要使用高性能的气瓶完成介质的储存、运输和反应等过程，复合材料气瓶就是其中之一。本文针对某厂家生产的4.3L碳纤维缠绕铝内胆复合气瓶，利用ANSYS有限元分析软件对其力学性能进行了模拟分析。讨论了自紧技术对气瓶性能的影响，应用DOT CFFC设计准则，通过优化设计得出了该气瓶的最佳自紧压力。分析了复合材料气瓶经过自紧作用后在零压力、工作压力、水压试验压力和最小爆破压力下的力学性能，并将自紧和非自紧状态下气瓶的应力状况进行了对比，证明了自紧作用能显著提高气瓶的力学性能。比较了复合材料气瓶和常用钢制材料气瓶在性能方面的差异，结果表明，复合材料气瓶具有良好的力学性能和经济性能。
碳纤维复合材料;复合气瓶;自紧技术;有限元分析;力学性能
北京化工大学
硕士
化工过程机械
段成红
2010
中文
TH138.22;TB333
79
2010-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）