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纤维缠绕复合材料气瓶自紧压力的研究开题报告

 2020-04-16 14:56:30  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

随着科学技术的发展,复合材料已广泛应用在航空、航天、能源、化工、海洋工程、生物医药、武器工业等领域。在日益崇尚环境友好的今天,燃油汽车的使用导致能源枯竭和城市环境污染已引起全球的关注。各国政府正在采取各种措施来解决这一问题,措施之一就是使用清洁燃料,如压缩天然气(compressed natual gas,cng)和氢气等,代替柴油和汽油;但这些清洁燃料需要使用压力容器。一般使用钢制气瓶,这势必会增加车重、占用货箱的空间以及增加汽车行驶的能耗等。采用纤维缠绕复合材料气瓶代替传统的钢制气瓶能够克服以上缺点,已经成为研究的热点。

汽车工业推广压缩天然气(cng)燃料,这给复合材料压力容器带来了新机遇。随着天然气汽车的发展,复合材料 cng 气瓶应运而生。复合材料 cng 气瓶在汽车运行节能上更具有优势,同时其在受到撞击或高速冲击而发生破坏时,不会产生具有危险性的碎片,从而降低或避免了对人员和车辆的损害。近年来,随着复合材料原材料成本的降低,成型工艺的不断改进,使得复合材料 cng 气瓶在国内外广受青睐,尤其在轿车和轻型轿车上的应用极具竞争力。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

查资料可知,纤维缠绕复合材料气瓶一般有金属内衬、纤维、树脂等组成。在自紧压力下,内衬的最大von mises应力将超过材料的屈服强度,内衬内壁部分壁厚将处于塑性状态。在这种情况下,我们需要计算出某一型号气瓶下的自紧压力。而在本次课题研究中,我需要在各种文献资料的基础上,利用相关软件计算出cng-2型气瓶的自紧压力。

可以知道的是,利用有限元法可精确计算cng-2型气瓶各部分应力的特点,这种方法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cng-2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。

其计算步骤如下:

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