复合材料高压气瓶的碳纤维缠绕设计和ANSYS分析技术

• 作者: 刘志栋 李玉峰 靳庆臣
• 来源期刊: 推进技术
• 学科: 航空航天
• 关键词: 复合材料 高压气瓶 碳纤维缠绕气瓶 ANSYS有限元分析
• 年，卷（期）: 2013,（7）
• 所属期刊栏目: 结构强度振动
• 页码范围: 968-976
• 分类号: V415
• 语种: 中文

摘要

为了获得复合材料气瓶合理的有限元分析模型,并能够有效地掌握气瓶固有的变化规律,以不锈钢316L为内衬、碳纤维(T1000GB)/环氧树脂(BA202)为复合层的高压气瓶作为研究对象,介绍了一种采用螺旋缠绕与环向缠绕组合线型的缠绕设计方法.利用该方法确定复合层厚度、缠绕角、缠绕层数等参数,运用ANSYS程序,采用薄壁壳单元shell91建立了复合层多层结构模型,得出了气瓶应力、应变分布规律,并给出了气瓶疲劳破坏点和起裂点处失效参数的变化历程,最后,将ANSYS计算结果与试验实测结果作了比对分析,为定量化研究复合材料气瓶提供准确的数据支持.研究结果表明:ANSYS数值仿真结果与试验结果吻合良好,采用壳单元shell91可以比较正确地模拟复合层的多层结构；柱形复合材料气瓶破坏薄弱点位于简体(靠封头)部位,气瓶受环向膨胀力影响较大,易使其沿纵向撕裂；随瓶内压力升高,薄壁内衬发生完全塑性变形,复合层仅发生弹性变形.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李玉峰		4	36	3.0	4.0
2	靳庆臣		15	143	6.0	11.0
3	刘志栋		24	166	6.0	12.0