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大容积70 MPaⅣ型储氢瓶快充温升控制策略研究
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作者 刘君豪 李介普 +3 位作者 宋继田 郭淑芬 王恒 李翔 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期30-36,共7页
以氢燃料电池重卡车载70 MPaⅣ型储氢瓶为对象,通过数值模拟方法,分析大容积70 MPaⅣ型储氢瓶快速充装过程的温升规律和温升控制策略。结果表明:较小的氢气充装速率可以降低气瓶温升,但会增加充装时间;较高的环境温度会导致气瓶充装结... 以氢燃料电池重卡车载70 MPaⅣ型储氢瓶为对象,通过数值模拟方法,分析大容积70 MPaⅣ型储氢瓶快速充装过程的温升规律和温升控制策略。结果表明:较小的氢气充装速率可以降低气瓶温升,但会增加充装时间;较高的环境温度会导致气瓶充装结束时的满装状态无法达到90%~100%;降低氢气预冷温度可显著降低气瓶温升,但会增加加氢站的冷能消耗;线性升压模式和前30s预冷温度-40℃后续不预冷的预冷模式是该结构Ⅳ型储氢瓶最合适的温升控制策略。 展开更多
关键词 储氢气 ⅳ型瓶 快速充装 温升 数值模拟
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Ⅳ型LPG气瓶冲击试验的国内外标准探讨
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作者 李昱 《化工装备技术》 CAS 2024年第1期54-59,共6页
T/CATSI 02005—2019《液化石油气高密度聚乙烯内胆玻璃纤维全缠绕气瓶》的编制是在理论分析和研究的基础上,修改采用了EN14427:2014《液化石油气设备及配件用于液化石油气的可运输的可充填全封闭复合气瓶设计和施工》有关热塑性非金属... T/CATSI 02005—2019《液化石油气高密度聚乙烯内胆玻璃纤维全缠绕气瓶》的编制是在理论分析和研究的基础上,修改采用了EN14427:2014《液化石油气设备及配件用于液化石油气的可运输的可充填全封闭复合气瓶设计和施工》有关热塑性非金属内胆全缠绕气瓶部分制定的。通过对冲击试验结果进行分析来探讨T/CATSI 02005—2019和EN14427:2014两个标准的差异性。建议在不影响试验结果的前提下优化试验方法,验证气瓶受外来物体冲击后的抗冲击性能,同时保障试验过程中的生命、财产安全。 展开更多
关键词 液化石油气 高密度聚乙烯 玻璃纤维 煤气 冲击试验
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车载Ⅳ型高压储氢气瓶内衬损伤与爆破失效研究综述
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作者 张宜凯 冯家稷 +2 位作者 谷俊峰 孙秀洁 阮诗伦 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第8期97-109,共13页
高压储氢气瓶是氢燃料电池汽车的关键设备,储氢瓶的应用推广将是氢能汽车商业化发展的重要突破口,Ⅳ型储氢瓶被认为是氢燃料电池乘用车最有潜力的储能装备之一。本文综述了Ⅳ型储氢瓶内衬损伤和爆破失效的最新研究成果,依据时间顺序总... 高压储氢气瓶是氢燃料电池汽车的关键设备,储氢瓶的应用推广将是氢能汽车商业化发展的重要突破口,Ⅳ型储氢瓶被认为是氢燃料电池乘用车最有潜力的储能装备之一。本文综述了Ⅳ型储氢瓶内衬损伤和爆破失效的最新研究成果,依据时间顺序总结了常用的失效准则,对失效机理和引起失效的因素进行了较为详细的分析。同时,比较了Ⅳ型储氢瓶的不同损伤模型,讨论了现有Ⅳ型储氢瓶失效研究的不足并展望了未来的发展方向,助力Ⅳ型储氢瓶质量评价体系的建立。 展开更多
关键词 储氢气 内衬损伤 爆破失效 失效准则 损伤模 复合材料
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Ⅳ型气瓶塑料内胆本构关系选取研究
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作者 曾宇 顾春雷 +2 位作者 吴玉伟 刘雁鹏 任明法 《中国特种设备安全》 2024年第9期7-12,36,共7页
本文建立了轴对称的Ⅳ型气瓶的有限元模型,分析了70 MPa内压下不同内胆本构关系的IV型气瓶的应力状态与局部密封结构的密封效果,讨论了内胆本构关系对Ⅳ型气瓶结构强度的影响。结果显示,采用3种本构关系时,气瓶封头顶端瓶口位置是应力... 本文建立了轴对称的Ⅳ型气瓶的有限元模型,分析了70 MPa内压下不同内胆本构关系的IV型气瓶的应力状态与局部密封结构的密封效果,讨论了内胆本构关系对Ⅳ型气瓶结构强度的影响。结果显示,采用3种本构关系时,气瓶封头顶端瓶口位置是应力集中的薄弱点,气瓶环向方向受力均匀,最大Mises应力、最大应变及最大接触压力均出现在密封口的下突起端;采用割线、试验本构关系时,气瓶可达到密封要求;而采用线性本构关系时,气瓶凹槽结构发生破坏,但剩余结构的应力低于材料断裂强度,仍能保证强度需求。 展开更多
关键词 塑料内胆 本构关系 局部密封结构
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Ⅳ型储氢气瓶塑料内胆的失效形式与机理 被引量:2
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作者 姚嘉平 王建 +1 位作者 张谦 谢鹏程 《塑料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期133-138,共6页
随着氢燃料电池汽车的发展,氢气的存储和运输的要求更高。塑料内胆复合材料气瓶(Ⅳ型储氢气瓶)具有更高的承载压力、更轻的重量、更大的储运量等特点,并且成本较低。随着国内标准的不断完善和国产化的推进,Ⅳ型储氢气瓶逐渐得到应用。... 随着氢燃料电池汽车的发展,氢气的存储和运输的要求更高。塑料内胆复合材料气瓶(Ⅳ型储氢气瓶)具有更高的承载压力、更轻的重量、更大的储运量等特点,并且成本较低。随着国内标准的不断完善和国产化的推进,Ⅳ型储氢气瓶逐渐得到应用。与金属材料相比,塑料内胆对氢气的化学惰性较高,但是,塑料和金属的微观结构存在差异,导致在氢环境下的失效形式也存在差异。Ⅳ型储氢瓶塑料内胆的主要失效形式为内胆起泡、鼓包塌陷、疲劳损伤和温度超标,文章综述了这4种塑料内胆失效的相关实验和模拟研究进展,并且对影响塑料内胆失效的工作参数、环境参数和材料性能进行了总结。 展开更多
关键词 储氢 塑料内胆 失效形式 失效机理 影响参数
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Ⅳ型高压储氢瓶密封结构设计及性能仿真研究 被引量:1
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作者 陈怡博 王修磊 +4 位作者 查燕 谢金钊 靳耀 杨卫民 谢鹏程 《压力容器》 北大核心 2023年第9期37-44,共8页
Ⅳ型储氢瓶塑料内胆具有轻量化优势,但塑料低模量特性和自由体积易因为高压而发生较大形变,导致密封圈预压缩量减小而出现高压氢泄漏。因此,探明瓶口塑料密封结构对高压密封性能的影响至关重要。基于管束集装箱用大容量Ⅳ型高压储氢瓶,... Ⅳ型储氢瓶塑料内胆具有轻量化优势,但塑料低模量特性和自由体积易因为高压而发生较大形变,导致密封圈预压缩量减小而出现高压氢泄漏。因此,探明瓶口塑料密封结构对高压密封性能的影响至关重要。基于管束集装箱用大容量Ⅳ型高压储氢瓶,构建了瓶口密封结构有限元分析模型,分析了两种典型内胆材料在温度、压力、结构变化下的内胆形变和应力状态。结果表明,高模量材料、较小的径向塑料密封面厚度均有利于减小塑料密封面形变,较大的环向槽内倒角有利于减小内胆局部应力和增加界面处的抗氢泄漏能力;密封圈应远离环向槽结构布置。该研究为塑料内胆的瓶口密封结构设计提供了可参考的设计思路、方法与建议。 展开更多
关键词 储氢 密封结构 塑料内胆 结构设计 有限元模拟
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Ⅳ型高压储氢气瓶用碳纤维复合材料界面表征与分析 被引量:2
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作者 戚亮亮 程乐乐 +1 位作者 余木火 孙泽玉 《合成纤维》 CAS 2023年第4期28-32,共5页
Ⅳ型高压储氢气瓶的结构载荷主要由外层碳纤维复合材料(CFRP)承载。良好的碳纤维(CF)与环氧树脂(EP)界面性能有助于载荷传递,使CF强度发挥至最大化,提高压力容器的安全性能,另外可以减少CFRP用量,降低成本,从而打破高昂价格带来的应用... Ⅳ型高压储氢气瓶的结构载荷主要由外层碳纤维复合材料(CFRP)承载。良好的碳纤维(CF)与环氧树脂(EP)界面性能有助于载荷传递,使CF强度发挥至最大化,提高压力容器的安全性能,另外可以减少CFRP用量,降低成本,从而打破高昂价格带来的应用局限。通过扫描电镜、原子力显微镜、X射线电子能谱仪、动态接触角、微脱黏测试仪及万能试验机对CFRP界面进行了系统的表征与分析。通过分析CF的表面形态、化学成分、润湿性、表面能及界面结合力,揭示了CFRP力学性能与界面性能的相关性。研究表明,CF表面利于形成机械互锁的表面粗糙度、利于化学键结合的含氧活性官能团、利于润湿的极性组分表面能等因素可以增强其与EP的界面结合,最大程度发挥CF的力学性能,使高压容器承载复合材料具有稳定的力学性能。 展开更多
关键词 高压储氢气 CF CFRP 界面剪切强度 NOL环
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Ⅳ型储氢瓶PE-HD内胆热熔焊接工艺及性能评价 被引量:2
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作者 袁卓伟 杨明高 +3 位作者 刘龚涵 马艺涛 肖剑 谢鹏程 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期74-79,共6页
采用注塑、挤出再焊接的分体成型工艺,有效降低了内胆一次成型的难度。通过热熔焊接实验,研究了加热温度、焊接时间、单位面积焊接压力对焊接性能的影响构效。测试了焊接样条的拉伸性能和冲击性能,并使用扫描电子显微镜对样条焊缝的微... 采用注塑、挤出再焊接的分体成型工艺,有效降低了内胆一次成型的难度。通过热熔焊接实验,研究了加热温度、焊接时间、单位面积焊接压力对焊接性能的影响构效。测试了焊接样条的拉伸性能和冲击性能,并使用扫描电子显微镜对样条焊缝的微观结构进行观察。结果表明,塑性断裂是焊缝失效的主要形式,焊接样条的拉伸强度与母材一致,冲击强度有所提升。实验获得了最佳的焊接工艺参数,加热温度为240°C、焊接时间为60 s以及单位面积焊接压力为0.10 N/mm^(2),该工艺条件下制得的焊缝力学性能最佳。 展开更多
关键词 储氢气 热熔焊接 单因素实验 力学性能测试 扫描电子显微镜分析
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Ⅳ型储氢瓶内胆滚塑成型设计尺寸一致性保持方法
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作者 刘雨薇 王修磊 +4 位作者 查燕 陈怡博 段育辰 谢鹏程 杨卫民 《压力容器》 北大核心 2023年第11期33-38,54,共7页
针对Ⅳ型储氢瓶塑料内胆在成型过程中的冷却收缩问题,在现有的工艺条件相对成熟的情况下,很难得到改善。提出一种Ⅳ型储氢瓶在成型过程中塑料内胆冷却收缩变形补偿方法,该方法通过对塑料内胆成型冷却过程的数值模拟,计算塑料内胆在成型... 针对Ⅳ型储氢瓶塑料内胆在成型过程中的冷却收缩问题,在现有的工艺条件相对成熟的情况下,很难得到改善。提出一种Ⅳ型储氢瓶在成型过程中塑料内胆冷却收缩变形补偿方法,该方法通过对塑料内胆成型冷却过程的数值模拟,计算塑料内胆在成型冷却过程中的收缩变形量,并以模拟结果为基础,确定塑料内胆不同位置的反向补偿值,对塑料内胆形状尺寸进行预变形处理,实现了最终成型尺寸和设计尺寸的一致性。通过使用该变形补偿方法,实现了外径676 mm、壁厚8 mm、长度1932 mm的塑料内胆成型尺寸和设计尺寸的一致性保持,最大变形量控制在2 mm之内。采用有限元模拟方法降低了储氢瓶塑料内胆的生产成本,并且为模具设计提供了可靠的依据。 展开更多
关键词 储氢 塑料内胆 反向补偿 有限元分析
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70 MPa车载Ⅳ型储氢气瓶关键技术及标准化研究 被引量:4
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作者 苏红艳 何春辉 +1 位作者 金碧辉 成志钢 《中国特种设备安全》 2023年第5期1-8,共8页
随着燃料电池汽车产业的发展,大容积70 MPa车载Ⅳ型储氢瓶已成为现阶段氢能应用的重要任务之一。本文通过对国内外70MPa车载Ⅳ型储氢气瓶研发和应用现状的调研,系统地描述了车载Ⅳ型储氢瓶各项关键技术的研制进展,对比分析国内外车载Ⅳ... 随着燃料电池汽车产业的发展,大容积70 MPa车载Ⅳ型储氢瓶已成为现阶段氢能应用的重要任务之一。本文通过对国内外70MPa车载Ⅳ型储氢气瓶研发和应用现状的调研,系统地描述了车载Ⅳ型储氢瓶各项关键技术的研制进展,对比分析国内外车载Ⅳ型瓶标准化现状及检验检测技术要求,为70MPa车载Ⅳ型储氢气瓶国产化研制、标准制定提供参考。 展开更多
关键词 储氢 塑料内胆 碳纤维缠绕 氢气密封 损伤检测
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Ⅳ型车载储氢气瓶关键技术研究进展 被引量:30
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作者 陈明和 胡正云 +3 位作者 贾晓龙 杨强 沈安磊 徐恪 《压力容器》 北大核心 2020年第11期39-50,共12页
氢燃料电池汽车(FCV)以其零排放的特点成为未来汽车的发展趋势,用于存储高压氢气的储氢气瓶是燃料电池汽车必不可少的关键零部件之一。归纳了Ⅳ型储氢气瓶研发所面临的关键技术难点,包括内胆原材料选型及成型工艺、密封结构设计、树脂... 氢燃料电池汽车(FCV)以其零排放的特点成为未来汽车的发展趋势,用于存储高压氢气的储氢气瓶是燃料电池汽车必不可少的关键零部件之一。归纳了Ⅳ型储氢气瓶研发所面临的关键技术难点,包括内胆原材料选型及成型工艺、密封结构设计、树脂改性研制、轻量化设计与纤维缠绕,并在此基础上分别介绍了国内外的研究现状。 展开更多
关键词 车载储氢气 复合材料 塑料内胆 缠绕成 树脂体系
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管束集装箱Ⅳ型储氢瓶筒体CFRP层抗弹冲击数值模拟 被引量:2
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作者 徐春栋 方堃 +2 位作者 丁玉梅 杨卫民 谢鹏程 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期139-143,共5页
利用Abaqus/Explicit有限元仿真软件建立了管束集装箱Ⅳ型储氢瓶筒体碳纤维增强复合材料(CFRP)层子弹冲击模型,重点探讨了当子弹以不同冲击初始速度穿透均衡CFRP储氢瓶筒体时的纤维缠绕角度与筒体CFRP层抗弹冲击性能的变化规律。结果表... 利用Abaqus/Explicit有限元仿真软件建立了管束集装箱Ⅳ型储氢瓶筒体碳纤维增强复合材料(CFRP)层子弹冲击模型,重点探讨了当子弹以不同冲击初始速度穿透均衡CFRP储氢瓶筒体时的纤维缠绕角度与筒体CFRP层抗弹冲击性能的变化规律。结果表明:在模拟条件下,当子弹以250~500 m/s的较低速度冲击储氢瓶筒体时,筒体CFRP层抗弹冲击性能伴随纤维缠绕角度的递增呈现先增强后减弱的趋势,在缠绕角度为±45°左右时的筒体CFRP层抗弹冲击性能最好;当子弹以500~850 m/s的较高速度冲击筒体时,筒体CFRP层抗弹冲击性能同纤维缠绕角度的关系不明显。该研究可为管束集装箱Ⅳ型储氢瓶的抗冲击设计及优化提供参考。 展开更多
关键词 储氢 碳纤维增强复合材料 缠绕角度 子弹冲击 数值模拟
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车载Ⅳ型储氢气瓶塑料内胆材料氢渗透特性研究 被引量:3
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作者 赵保頔 薄柯 +1 位作者 古纯霖 黄强华 《中国特种设备安全》 2022年第7期1-5,25,共6页
氢气渗透特性是车载Ⅳ型储氢气瓶内胆选材的关键技术指标之一。本文结合气-固渗透理论对车载Ⅳ型储氢气瓶内胆材料氢渗透特性内在发生机理和影响因素进行了探究,并简要介绍了塑料内胆氢渗透测试方法以及国内外在高压氢渗透领域的研究成... 氢气渗透特性是车载Ⅳ型储氢气瓶内胆选材的关键技术指标之一。本文结合气-固渗透理论对车载Ⅳ型储氢气瓶内胆材料氢渗透特性内在发生机理和影响因素进行了探究,并简要介绍了塑料内胆氢渗透测试方法以及国内外在高压氢渗透领域的研究成果,指出国内在高压氢渗透测试方法和装置方面的研究存在不足,建议在材料、装置、方法等方面开展研究,通过制定合理可行的测试方法和评价指标,以期实现内胆材料选材和测试的标准化,更好地推动车载储氢装备以及氢燃料电池汽车技术进步。 展开更多
关键词 车载储氢气 塑料内胆 氢渗透率 评价指标
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70MPa车载Ⅳ型储氢气瓶铺层设计与实验验证 被引量:7
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作者 鄢家乐 陈学东 +1 位作者 范志超 徐鹏 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期71-80,共10页
为了准确预测封头纤维厚度和改善封头纤维堆积,采用理论分析、有限元模拟和实验验证相结合的方式,提出了一种结合三次样条函数封头厚度预测法与扩孔缠绕工艺的碳纤维全缠绕复合材料气瓶铺层设计方法。根据设计结果,基于ANSYSACP软件建... 为了准确预测封头纤维厚度和改善封头纤维堆积,采用理论分析、有限元模拟和实验验证相结合的方式,提出了一种结合三次样条函数封头厚度预测法与扩孔缠绕工艺的碳纤维全缠绕复合材料气瓶铺层设计方法。根据设计结果,基于ANSYSACP软件建立了工作压力70MPa的塑料内胆复合材料气瓶有限元模型,分析了气瓶复合材料层在公称工作压力和最小爆破压力下的受力情况。以三维Hashin失效准则作为复合材料失效判据,采用Camanho提出的单元刚度退化方案,对复合材料气瓶进行渐进失效分析,从而预测了气瓶最终爆破压力和爆破位置。进行了气瓶水压爆破实验,实验结果表明:气瓶在未爆破的情况下已能承载158.75MPa的压力,验证了该铺层方法能够满足静强度要求;实验结果未能验证渐进失效分析预测的爆破压力165.71MPa和爆破失效位置。研究成果可为70MPa车载塑料内胆复合材料气瓶的研发提供依据。 展开更多
关键词 复合材料 储氢 厚度预测 数值模拟 渐进损伤
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塑料内胆碳纤维全缠绕复合气瓶封头形状选取分析
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作者 陈燕荣 户迎灿 +3 位作者 顾春雷 吴沛沛 韩宇泽 任明法 《压力容器》 北大核心 2023年第12期32-40,共9页
为了研究塑料内胆碳纤维全缠绕复合材料(Ⅳ型)气瓶中不同封头构型的结构性能,采用网格理论进行铺层设计,结合三次样条函数法对其封头厚度进行了预测。分析等应力封头、椭球封头和球形封头下,Ⅳ型气瓶在工作压力/爆破压力下的应力场分布... 为了研究塑料内胆碳纤维全缠绕复合材料(Ⅳ型)气瓶中不同封头构型的结构性能,采用网格理论进行铺层设计,结合三次样条函数法对其封头厚度进行了预测。分析等应力封头、椭球封头和球形封头下,Ⅳ型气瓶在工作压力/爆破压力下的应力场分布。对不同封头构型的等效性能因子进行计算,等应力封头、椭球封头、球形封头的等效性能因子依次为24.0,25.3,28.4。结合不同封头构型的应力分析与等效性能因子计算结果,得出综合性能排序:球形封头最好;椭球封头次之;等应力封头最差。 展开更多
关键词 铺层设计 封头形状 封头厚度预测 有限元分析
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