CNG2气瓶爆破机理分析与自紧压力优化设计

针对CNG2气瓶频繁出现安全事故,以及相关国家标准尚未给出设计公式、计算方法和如何确定自紧压力的现状,分析讨论了CNG2气瓶的失效模式及机理,并考虑内胆材料的非线性和几何大变形,建立了三维非线性有限元分析模型,对内胆和复合层应力分布进行机理分析,提出以尽可能降低内胆在工作压力下的Von-Mises应力幅值为判据可以确定CNG2气瓶的最佳自紧压力。

CNG复合材料缠绕气瓶自紧压力的优化

面对日益恶化的环境和石油资源的枯竭,使得作为清洁能源应用典型的CNG气瓶的使用逐年增加,CNG汽车在国内逐渐推广使用。CNG-2气瓶由于其质量轻、强度高和安全可靠等优点得到了广泛的应用。使用过程中,CNG气瓶也出现了一些故障和爆炸事故,从而导致气瓶的安全分析和研究越来越受到关注。而自紧则是对气瓶安全的第一道防线,如何选择合适的自紧压力成为重中之重。本文以CNG-2气瓶为研究对象,以ANSYS为分析工具,详细说明了自紧压力的优化过程。

管接头螺纹加工夹紧压力分析

夹紧压力大小对管接头螺纹加工有很大的影响。本文基于力学分析,详细推导了夹紧压力的计算公式,该公式对于现场的生产实践具有重要的指导意义,并且为夹紧机构的设计改造提供了理论依据。

厚壁圆筒最佳自紧压力的有限元分析

考虑厚壁圆筒在发生塑性变形后材料的强化及鲍辛格效应,建立与实际材料一致的数学模型来求解自紧压力与弹塑性分界半径的关系,以确定自紧压力的取值范围。并提出了最佳自紧压力的评定方法及求解过程,然后使用Chaboche循环塑性本构模型,模拟材料循环硬化及鲍辛格效应对残余应力的影响,并通过Marc有限元软件对厚壁圆筒的自紧及工作过程进行仿真,分析残余应力及工作过程中的最大应力与自紧压力的关系,通过比较,找出厚壁圆筒最大等效应力(包括平时及工作状态)与自紧压力的关系曲线,最后求出最佳自紧压力。

自紧压力对全缠绕复合气瓶疲劳性能的影响

为了提高天然气汽车的续航里程,设计了30 MPa车用全缠绕压缩天然气气瓶。本文基于有限元软件平台下的复合材料分析模块,研究了不同的自紧压力对采用小角度螺旋缠绕、大角度螺旋缠绕加环向缠绕三种混合缠绕的全缠绕复合气瓶疲劳性能的影响,分析时采用SWT平均应力修正方程对交变应力幅进行了修正。结果表明:对气瓶进行自紧处理,基本不会改变内胆的交变应力幅,但是却可以降低其平均应力;在满足纤维应力比的前提下得出其最佳自紧压力为52 MPa,此时其疲劳循环次数约为15000次。

采用有限元法计算CNG2型气瓶自紧压力

利用有限元法可精确计算CNG2型气瓶各部分应力的特点,提出了以内胆材料屈服强度为基础、以屈服率为判据的计算CNG2型气瓶自紧压力的新方法,开辟了快速准确计算并指导气瓶生产的新途径。

薄壁金属内衬复合气瓶自紧压力的有限元分析及性能研究

本文研究自紧压力对薄壁金属内衬复合材料气瓶性能的影响规律。采用有限元分析方法对气瓶的自紧过程进行数值模拟,缠绕成型复合材料气瓶,进行水压疲劳及爆破试验验证,并在试验过程中引入声发射监测。试验及分析结果表明,自紧压力对薄壁金属内衬复合材料气瓶的疲劳及爆破性能影响较大,自紧压力过大会使得气瓶复材层出现树脂开裂、纤维断裂等损伤,导致复合气瓶爆破强度值下降。疲劳试验结果表明,自紧压力过大容易导致薄壁内衬提前进入屈服状态,降低疲劳寿命。针对薄壁金属内衬复合材料气瓶,其自紧压力的选取必须充分考虑金属内衬在自紧及工作过程中的应力值,使其在合理区间。

自紧压力对车用玻璃纤维环向缠绕气瓶疲劳次数的影响研究

运用有限元分析软件,分析了不同的自紧压力对车用玻璃纤维环向缠绕气瓶疲劳次数的影响,采用新的许用应力幅度-循环次数曲线代替JB 4732,对不同自紧压力下的疲劳寿命进行了计算,认为如果不进行自紧处理,无法满足气瓶疲劳试验的要求。

铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶最佳自紧压力分析

本文通过数值仿真计算出不同自紧压力下对气瓶疲劳寿命的影响规律,得到了铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶最佳自紧压力。首先,构建了工作压力为35MPa的精细化有限元气瓶模型。其次,采用渐进损伤方法计算出复合材料铺层在自紧压力和疲劳循环压力下的基体损伤,从而得出了基体损伤后的气瓶内胆应力分布,建立了基于Morrow平均应力修正的Manson-Coffin等效应变法的气瓶疲劳寿命预测方法。根据纤维应力比计算出了自紧压力范围,并开展了不同自紧压力对气瓶疲劳寿命的影响规律研究。结果表明,在53MPa自紧压力之前,气瓶疲劳寿命随着自紧压力的增高稳定提升;在自紧压力达到53MPa之后,气瓶疲劳寿命变化波动较小,且在57MPa自紧压力下达到最大疲劳寿命之后出现下降趋势。因此,最终得出本文铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶的最佳自紧压力为57MPa。

自紧压力对玻璃纤维环向缠绕气瓶疲劳性能的影响

运用有限元分析软件,分析了不同的自紧压力对车用玻璃纤维环向缠绕气瓶疲劳性能的影响,采用新的许用应力幅度-循环次数曲线代替JB 4732,对不同自紧压力下的疲劳寿命进行了计算,认为不经过自紧只打水压试验是无法满足气瓶疲劳试验要求的。

夹紧压力对PEMFC冷启动性能的影响

质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种电化学装置,以其高效、低排放、结构紧凑、静音等优点,被认为是未来最具有潜力的发电系统,然而其在低温环境下的快速启动是车用燃料电池面临的重要挑战之一。本文采用有限元法和非等温冷启动数值模型对夹紧压力作用下PEMFC的变形及非等温冷启动过程进行了求解,分析了扩散层厚度及非均匀变形对传质传热、电流密度和冰分布以及输出电压特性的影响。结果表明,扩散层非均匀变形会增加脊下区域传质阻力,加剧氧气的不均匀分布,而位于通道下区域的阴极催化层内的反应更加剧烈,使得PEMFC升温更快,且当夹紧压力为1~2 MPa时冷启动性能最佳。

碳纤维缠绕增强复合材料气瓶及自紧工艺优化

为提高碳纤维复合材料气瓶的承载能力和使用安全性,本文对其碳纤维/环氧树脂缠绕层材料进行力学性能研究。首先提出了两种不同树脂配方体系,并制备树脂浇注体。分析可知CYD-128树脂体系的断裂伸长率较高,但其模量比O-lin树脂低,强度相对较差。制备并对比不同树脂配方下碳纤维复合材料NOL环拉伸强度,选择O-lin树脂作为碳纤维复合材料基体。对国内三种不同厂商的T700-12K碳纤维进行复丝拉伸试验,对断裂面进行SEM测试,根据试验结果选择恒神碳纤维作为复合材料增强体。进一步通过有限元数值模拟分析自紧工艺对碳纤维缠绕气瓶应力水平和疲劳寿命的影响,根据DOTCFFC标准优化自紧工艺,在最佳自紧压力下,复合材料气瓶内衬的应力强度均有不同程度的降低。根据上述复合材料及自紧工艺制备碳纤维缠绕气瓶并进行水压爆破试验和常温压力循环试验,结果表明其爆破压力和疲劳寿命较相关标准均有提升,为优化压缩天然气和氢气储运装备的工业生产和安全使用提供参考。

茶叶紧压机的凸轮推杆运动分析

采用凸轮顶杆式压紧机构设计了一种小型茶叶紧压机,可以克服传统手工包揉成型制作紧压茶劳动强度大、工效低和形状不规范等缺点,同时具有结构简单、成本低、效率高和适用性强的特点。对其凸轮推杆机构进行了运动分析、受力分析和结构的研究设计,从而为提高紧压茶品质和保持其物理性质提供理论依据。

复合材料气瓶的自紧设计研究

随着能源结构的变化和环境污染日益加剧，汽车工业研究的重点开始转向清洁能源领域，采用天然气为燃料的汽车越来越受到大家的欢迎，而作为天然气的盛装载体一气瓶的发展必将会迎来新的挑战。自紧压力设计是复合材料气瓶成型工艺的一个重要手段，也是气瓶应力分析中的一个关键环节，本文借助ABAQUS有限元分析软件，对车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶进行了力学分析，建立了有限元分析模型。

基于朴素基因表达式编程挖掘紧致函数

基因表达式编程(GEP)是一种基因型和表现型相分离的进化新模型,为了挖掘紧致的函数关系,分析了进化系统各因素对挖掘紧致函数的影响,提出了带紧致压力的适应度函数来进化函数紧致解。实验表明,带有紧致压力的适应度函数能自动进化计算机程序,适合挖掘的紧致关系,在挖掘紧致函数中,朴素基因表达式编程(NGEP)比GEP提高效率21.7%,与不带压力的系统相比,GEP的平均压缩了31.2%,NGEP系统平均压缩了42.5%;NGEP较GEP更容易发现紧致解,且函数表达形式更容易理解,丰富了NGEP理论.

皮带机液压自动张紧系统的设计

针对目前矿井皮带机传统的张紧形式存在的对操作人员和矿井设计要求较高、局限性大,设计了一套皮带机自动张紧系统,可以保证皮带机在启动和正常运行两种工况下的张力自动调整,保证输送带和滚筒之间产生一定的摩擦力,限制输送带在各支承点的垂度,保证物料的正常输送,避免皮带产生打滑和断带现象,提高皮带使用寿命。

柴油机供油压力波管外测量研究

针对大功率柴油机供油装置的特点和现有供油压力夹紧式传感器信噪比小、对油管形状适应性差、寿命短的 弱点展开研究，设计了一种新型供油压力夹紧式传感器，在大功率柴油机上取得了良好的效果。

深水采油树井口液压连接器的设计

设计一种基于18-3/4"H4型面、69 MPa井口压力的液压驱动锁块式连接器,通过有限元方法分析锁紧型面过盈量对锁紧峰值压力、连接器预紧力的影响,预紧力与锁紧峰值压力之间的关系,以及VX钢圈在失效负载条件下的密封性能,并对相关分析结果进行测试验证。分析及测试验证表明,在过盈量可调范围内连接器预紧力与锁紧峰值压力为线性关系,可通过锁紧峰值压力的大小有效评估预紧力;有限元分析结果可为连接器的调试作参考;连续的环状接触压痕是钢圈密封的必要条件,密封面的材料及加工质量是建立密封的关键因素;连接器在69 MPa+1300 kN+11000 kN·m负载条件下功能、结构及密封性能良好。连接器搭载采油树在南海相关油气田得到成功的示范应用。

BZZ1型全液压转向器测试夹紧装置的分析与改进

本文介绍了BZZ1型全液压转向器的工作原理、转向器夹紧装置的作用以及针对测试时所出现的问题进行分析,并提出了解决方案。

钢制内胆环缠绕气瓶壁厚设计方法对比分析

由于相关钢制内胆环缠绕气瓶设计制造标准中未明确指定内胆壁厚的设计公式,使得市面上同样规格的环缠绕气瓶内胆壁厚和自紧压力等参数存在一定差异,给监管工作带来不便。首先全面总结了环缠绕气瓶钢制内胆的设计方法,然后根据设计结果建立有限元分析模型,对比分析了不同标准体系设计的气瓶内胆壁厚的差异,以及由于壁厚差异而引起的纤维应力比和自紧压力的变化。结果表明,GB 5099相比于其他两种标准体系内胆设计壁厚偏大,相差约4.35%~6.0%;导致相应的环缠绕气瓶纤维应力比相差3.5%~30.8%,自紧压力的合理范围也存在差异。