碳纖維纏繞復合氣瓶的有限元數(shù)值分析

且聽風吟

碳纖維纏繞復合氣瓶的有限元數(shù)值分析
大連理工大學 鄔丹丹 陳國清 周文龍
摘要 在僅考慮內壓作用下， 參考D OTC F F C 標準對碳纖維纏繞壓力容器在不同工況
的應力、應變分布進行了有限元數(shù)值模擬研究。采用MS C ． Ma r c大型有限元程序建立纖
維纏繞復合材料氣瓶的有限元模型，建模過程中將纖維纏繞層視為復合材料層合板處理，  
并對封頭處纏繞層厚度及纏繞角進行簡化處理。通過有限元數(shù)值計算，確定了氣瓶的最
佳預緊壓力  計算中考慮了縱向纏繞角的變化在爆破壓力下對氣瓶的影響。數(shù)值計算結
果表明：氣瓶的應變以瓶身中部和肩部兩側的環(huán)向處應變最大，而氣瓶肩部的變形并不
明顯。通過氣瓶承受內壓爆破試驗的實驗驗證與數(shù)值計算結果基本符合，表明模型的簡
化和建立是合理可行的。研究結果為復合材料氣瓶的優(yōu)化設計提供 了理論依據(jù)。  
關鍵詞  纖維纏繞 復合氣瓶 有限元  預緊壓力  爆破壓力

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十四

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