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基于ISO 11439 标准及ANSYS 平台的CNG 气瓶有限元应力分析.doc

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基于ISO 11439 标准及ANSYS 平台的CNG 气瓶有限元应力分析.doc

-----专业文档,值得下载!-----------专业文档,值得珍藏!------基于ISO11439标准及ANSYS平台的CNG气瓶有限元应力分析岳中第马宁刘彬(北京航空制造工程研究所,100024)摘要:本文针对铝胆复合材料气瓶设计与制造过程中提出的有限元应力分析问题,根据ISO11439标准,对若干关键技术进行了综述和研究,突出的应用成果说明了这些技术的可靠性与实用性。1CNG气瓶设计及其应用背景气瓶作为一种没有固定使用地点和环境、无专职使用和操作人员的特殊压力容器,已经在国内外得到了广泛的研究和应用。突出的范例有医护领域的自救呼吸装置及数以百万计的各类公交汽车用的压缩天然气气瓶。其中,复合材料缠绕气瓶是用钢胆或铝胆作为内衬,外面用高强度纤维复合材料缠绕制成,具有良好的抗疲劳、抗晶间腐蚀性能,且有较轻、便于搬运及应用等优点。目前,发达国家已有300多万只复合材料缠绕气瓶在安全的使用着。传统工程意义的“薄膜理论”,“网格理论”,对复合材料气瓶的设计与分析计算,已不能满足要求。气瓶作为一种特殊的压力容器,在安全性、稳定性及可靠性等性能评定方面,根据ISO11439国际标准的要求,有严格的设计、制造、实验及性能验证的规范。本文涉及的CNG-3型气瓶,是ISO11439标准中其制造技术最为复杂的一种,内胆材料为铝,纤维全缠绕。目前,铝内胆的设计与制造工艺,国内外已经形成十分先进与稳定的专利技术。作者针对全缠绕的CNG-3型气瓶,进行了材料非线性有限元分析方面的探索,并充分利用ANSYS的二次开发平台,开发了适合CNG-3等类型气瓶在各种压力工况下的应力分析与性能评定的软件,从而能够准确、快速、方便地确定复合材料气瓶是否符合工程应用环节的要求。2对CNG-3型气瓶进行应力分析的若干关键技术根据设计制造CNG-3型气瓶的基本实践,我们必需面对并真正解决若干关键技术问题。2.1ISO11439对复合气瓶的应力分析要求根据ISO11439国际标准,此类气瓶总体上被分为四类,即CNG-1,CNG-2,CNG-3和CNG-4。其中,CNG-1指全金属型气瓶;CNG-2指金属内衬纤维缠绕浸渍树脂型气瓶,其纤维缠绕方向只是周向单向缠绕;CNG-3也指金属内衬纤维缠绕浸渍树脂型气瓶,但其纤维缠绕方向是全方向的;CNG-4指非金属内-----专业文档,值得下载!-----------专

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