铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶最佳自紧压力分析

作者：刘榛; 吴乔国; 康凯; 祖磊; 张骞; 耿洪波; 王恺

来源：纤维复合材料, 2022, 39(04): 12-17.

DOI：10.3969/j.issn.1003-6423.2022.04.002

• 碳纤维缠绕气瓶
• 铝合金内胆
• 基体损伤
• 最佳自紧压力
• 疲劳寿命

本文通过数值仿真计算出不同自紧压力下对气瓶疲劳寿命的影响规律，得到了铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶最佳自紧压力。首先，构建了工作压力为35MPa的精细化有限元气瓶模型。其次，采用渐进损伤方法计算出复合材料铺层在自紧压力和疲劳循环压力下的基体损伤，从而得出了基体损伤后的气瓶内胆应力分布，建立了基于Morrow平均应力修正的Manson-Coffin等效应变法的气瓶疲劳寿命预测方法。根据纤维应力比计算出了自紧压力范围，并开展了不同自紧压力对气瓶疲劳寿命的影响规律研究。结果表明，在53MPa自紧压力之前，气瓶疲劳寿命随着自紧压力的增高稳定提升；在自紧压力达到53MPa之后，气瓶疲劳寿命变化波动较小，且在57MPa自紧压力下达到最大疲劳寿命之后出现下降趋势。因此，最终得出本文铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶的最佳自紧压力为57MPa。

• 单位
  江苏龙蟠科技股份有限公司; 合肥工业大学