全纏繞復(fù)合材料氣瓶的結(jié)構(gòu)設(shè)計與跌落仿真.pdf

1、復(fù)合材料氣瓶在裝卸，運輸，貯存以及使用過程中，常常會因為外部因素或者人為疏忽，而導(dǎo)致氣瓶意外的跌落或碰撞，這種劇烈的動力沖擊使氣瓶的運動狀態(tài)在很短的時間內(nèi)發(fā)生極大變化，有可能使氣瓶發(fā)生嚴(yán)重破損，從而導(dǎo)致氣瓶在使用過程中出現(xiàn)泄露甚至爆炸，嚴(yán)重影響著他人的人身和財產(chǎn)安全。研究復(fù)合材料氣瓶的動力特性，對于提高氣瓶的安全性能有著重大的意義。
　　 跌落或者碰撞沖擊問題屬于高度非線性動力學(xué)問題，這類問題的研究一般有兩種方法，即試驗研究和數(shù)

2、值模擬分析。應(yīng)用傳統(tǒng)的試驗方法研究抗沖擊動力學(xué)問題不僅耗費了大量的時間和成本，實驗本身也有缺陷。而隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬顯現(xiàn)出實驗方法無法比擬的優(yōu)勢，已經(jīng)成為當(dāng)前解決該類復(fù)雜問題的有效的手段之一。
　　 本文以有限元理論和非線性接觸動力學(xué)理論為基礎(chǔ)，較系統(tǒng)地研究了復(fù)合材料氣瓶在接觸和和碰撞沖擊問題中的一般分析方法和求解過程，為氣瓶的非線性有限元仿真分析奠定了堅實的基礎(chǔ)。同時對復(fù)合材料氣瓶進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并用有限元軟件ANS

3、YS對其設(shè)計的結(jié)構(gòu)進行分析，分析結(jié)果表明，所設(shè)計的復(fù)合材料氣瓶結(jié)構(gòu)滿足呼吸器用復(fù)合氣瓶相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于氣瓶的應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)的要求，這也為下面氣瓶的跌落分析提供了基礎(chǔ)。
　　 本文還采用ANSYS/LS-DYNA軟件對復(fù)合材料氣瓶進行跌落分析，同時研究了鋁合盒內(nèi)膽和復(fù)合材料氣瓶的跌落仿真，仿真結(jié)果表明，在鋁內(nèi)膽外表面添加碳纖維復(fù)合材料增強層能有效的減少跌落過程中鋁內(nèi)膽所受到的沖擊和損傷。本文對復(fù)合氣瓶的跌落沖擊進行了有益的探索，為研究其他同