基于ANSYS對車用液化天然氣氣瓶的失效模式分析.pdf

1、近年來,液化天然氣(LNG)汽車作為一種節(jié)能環(huán)保車型發(fā)展十分迅速,車用液化天然氣氣瓶是該種車型的關鍵部件之一,作為一種新型產品,國內對它安全方面的研究相對較為缺乏,而且在許多城市還處在試運行階段。因此,需要通過進一步的研究來提高其安全性能。
　　本文主要針對車用液化天然氣氣瓶進行了以下幾方面的研究:
　　首先,本文利用ANSYS軟件對車用液化天然氣氣瓶進行建模,并分別對其在額定工作壓力1.6MPa和設計壓力3.2MPa下,進

2、行了靜分析、熱分析、運動工況分析、約束失效模式分析、撞擊失效模式分析、腐蝕失效模式分析,并對計算結果進行了校核,得出如下結論:
　　1、正常工況數值模擬分析結論
　　當氣瓶內筒的壓力為1.6MPa時,氣瓶在靜分析、熱分析和運動工況分析中都是符合強度要求的,是安全的。但當氣瓶內筒壓力為3.2MPa時,氣瓶在內筒封頭與瓶嘴的連接處、內筒封頭與內筒筒身連接處均不滿足強度要求。
　　2、失效模式分析結論
　　(1)對氣瓶

3、內筒施加軸向和環(huán)向約束,當氣瓶內筒的壓力為1.6MPa時,內筒筒身的一般位置、外筒瓶嘴與上封頭的連接處和連接環(huán)與內筒筒身的連接處不滿足強度要求;當氣瓶內筒壓力為3.2MPa時,不僅在上述位置不滿足強度要求,還在內筒封頭與筒身連接處、內筒上封頭、內筒瓶嘴與上封頭連接處不滿足強度要求。
　　(2)對氣瓶內筒施加徑向和環(huán)向約束,當氣瓶內筒的壓力為1.6MPa時,內筒體筒身的一般位置、內筒封頭與筒身的連接處、外筒瓶嘴與上封頭的連接處和連接

4、環(huán)與內筒筒身的連接處不滿足強度要求;當氣瓶內筒壓力為3.2MPa時,不滿足強度要求的位置與對氣瓶施加環(huán)向、軸向約束時的一致。
　　(3)對氣瓶內筒施加全約束,當氣瓶內筒的壓力為1.6MPa時,內筒體筒身的一般位置、內筒封頭與筒身的連接處和連接環(huán)與內筒筒身的連接處不滿足強度要求;當氣瓶內筒壓力為3.2MPa時,不滿足強度要求的位置與對氣瓶施加環(huán)向、徑向約束時的一致。
　　(4)對氣瓶進行撞擊失效模式分析,當氣瓶內筒的壓力為1.

5、6MPa時,外筒封頭與外筒筒身的連接處不滿足強度要求;當氣瓶內筒壓力為3.2MPa時,內筒筒身一般位置、內筒封頭與筒身的連接處、內筒封頭的一般位置、內筒瓶嘴與封頭的連接處、外筒上封頭與筒體的連接處均不滿足強度要求。
　　(5)對氣瓶進行腐蝕失效模式分析,當氣瓶內筒的壓力為1.6MPa,其內筒筒壁腐蝕到2mm時,內筒體的一般位置、內筒封頭與內筒筒身的連接處、內筒上封頭的一般位置、內筒瓶嘴與內筒封頭連接處均不滿足強度要求的要求,當氣瓶

6、內筒壓力為3.2MPa,其內筒筒壁腐蝕到2.4mm時,內筒的一般位置、內筒封頭與內筒筒身的連接處、內筒上封頭的一般位置、內筒瓶嘴與內筒封頭連接處均不滿足強度要求的要求。
　　(6)對車用液化天然氣氣瓶在不同環(huán)境中的汽化時間進行了計算,當車用液化天然氣氣瓶處在火災環(huán)境中,保溫層發(fā)生失效,瓶內液化天然氣的汽化時間較短,僅為0.22h和0.3h;而當氣瓶處在常溫環(huán)境中,保溫層發(fā)生失效,瓶內液化天然氣的汽化時間相對較長,為1.04h和1.