70 MPa碳纤维缠绕储氢气瓶结构设计与力学性能研究

作     者：张杰 蒋文杰 杨锐 张瀚 曾云 ZHANG Jie;JIANG Wenjie;YANG Rui;ZHANG Han;ZENG Yun

作者机构：西南石油天大学机电工程学院成都610500 石油天然气装备技术四川省科技资源共享服务平台成都610500 加拿大阿尔伯塔大学机械工程系埃德蒙顿T6G2G8加拿大 

出 版 物：《压力容器》 (Pressure Vessel Technology)

年 卷 期：2023年第40卷第3期

页      面：28-37页

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：四川省科技计划项目“碳纤维全缠绕储氢气瓶耐火性能与服役安全研究”(2021JDRC0087) 

主　　题：碳纤维缠绕储氢气瓶 内衬层 缠绕层 结构设计 力学性能 

摘      要：设计了70 MPaⅢ型与Ⅳ型储氢气瓶结构,建立了相应数值仿真模型研究各种工况载荷下储氢气瓶的力学性能,对比了Ⅲ型和Ⅳ型气瓶力学性能特性差异,探究了缠绕层厚度和自紧处理对储氢气瓶力学性能的影响。结果表明:所设计的70 MPa储氢气瓶纤维应力比大于2.25,满足标准要求;Ⅳ型气瓶螺旋缠绕层应力分布规律与Ⅲ型类似,而内衬应力分布规律不同;Ⅲ型储氢气瓶的环绕层厚度增加可降低其环向层应力,但螺旋缠绕层主应力增大;增加螺旋缠绕层厚度可降低环向层、螺旋层应力;自紧处理可降低工作压力下气瓶内衬应力,但随自紧载荷增加纤维缠绕层应力增大。