内压作用下车载储氢瓶抗典型破片冲击数值模拟研究

作     者：张涛 贾鑫 黄正祥 王宇 王瑞聪 魏小凯 ZHANG Tao;JIA Xin;HUANG Zhengxiang;WANG Yu;WANG Ruicong;WEI Xiaokai

作者机构：南京理工大学机械工程学院南京210014 

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

年 卷 期：2023年第40卷第12期

页      面：1-9,21页

学科分类：07[理学] 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] 070102[理学-计算数学] 0701[理学-数学] 

基　　金：中石化科技部重点研发计划项目(322078)。 

主　　题：储氢瓶 碳纤维增强复合材料 冲击损伤 内部压力 数值模拟 

摘      要：针对大质量低速破片对典型车载Ⅲ型储氢瓶的冲击行为,利用LS-DYNA有限元仿真软件建立了典型车载储氢瓶的破片冲击模型,重点研究了在不同内压及破片与瓶体不同夹角下气瓶的冲击响应,并探讨了其损伤数据的变化规律。结果表明:内压与损伤深度及损伤面积都呈现出显著的负相关的关系,总体上呈现先急后缓的趋势,可见内压对于储氢瓶起到了一定的保护作用;当破片与瓶体夹角为90°时,气瓶被穿透,破片着靶角度45°比着靶角度0°对气瓶损伤效果更低;当储氢瓶内压较高时,由于纤维层被破坏,内压会对气瓶造成损伤。由此可见,内压对储氢瓶的防护效果的影响是显著的,但由于碳纤维材料特性,其防护能力较低,建议实际使用时添加外部防护单元。