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压力装置的力学探究

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2011-12-21 14:31:24 人气: 标签:

  汽车工业推广CNG燃料,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,基于复合材料壳体设计理论,制作天然气汽车复合材料气瓶已经应运而生。发展燃气汽车的重要和关键零部件之一就是加气站的高压气瓶和燃气汽车用的压缩天然气气瓶,气瓶的性能和质量高低不仅影响到燃气汽车的发展,而且直接影响到燃气汽车的使用安全。因此,为了提高气瓶的容重比,减轻同样容积气瓶的重量,国内外进行了不同内衬的复合材料气瓶的研究。本文采用试验研究的方法,对复合材料气瓶和铝制气瓶的动力学响应进行了试验研究,并将其结果与数值计算结果进行了对比分析。

  二、试验研究方法(1)利用电阻应变测量技术,测量气瓶的应力与应变分布――布片位置的确定。

  ( 2)利用计算机辅助测试系统,组成动态信号在线测量、采集测试系统,用专门的分析软件进行处理。

  ( 3)激励方式――冲击锤敲击法、吊挂自由跌落激励法三、试验技术措施(一)试验测点选择以铝胆的轴线为中心线,在铝胆表面不等距布片。

  (二)测试系统构成试验测试系统构成原理图。

  (三)试验方案( 1)压电式冲击锤――变冲击位置,测不同点的响应。

  ( 2) 0. 5米高垂直跌落。

  ( 3) 0. 5米高水平跌落。

  四、试验结果分析(一)敲击试验结果右下半部分是敲击锤的敲击频谱,右上半部是铝胆对敲击的响应频谱,左半部分是力波形图。

  复合材料气瓶和铝胆在时域分析中冲击波的响应曲线,可见铝胆受冲击后的响应时间比复合材料气瓶长。冲击波在复合材料气瓶中很快衰减下来,这正是复合材料中应力波传播的一个重要特征――弥散现象。由于材料的各向异性,传播过程是三维的,撞击产生的应力波的传播是三维问题,因此,应力波的传播是相当复杂的。

  (二)跌落试验结果跌落实验分为垂直跌落和水平跌落两组,跌落高度为0. 5米高。垂直跌落高度0. 5米高时,测得各点应变波形图。

  五、结论1、气瓶冲击载荷的应力与应变仍符合平面应力应变的分布规律。

  2、当敲击铝胆的直筒部分时,铝胆表现很强的弹性特征,敲击点与测量点在轴线方向相距越近,铝胆表面应力越大,相距越远表面应力越小,敲击点与实测点沿环向相应应力变化比较复杂。

  3、复合材料气瓶受到冲击后,只有冲击点局部产生影响,对整体结构影响较小。

  4、跌落实验结果表明:气瓶冲击过程中出现反弹现象,冲击力很大,应力表现正负交替变化现象。

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