压力边界拓展对高压气瓶内表裂纹应力强度因子的影响

作者：聂德福; 陈学东; 范志超; 吴乔国; 薛吉林

来源：第九届全国压力容器学术会议, 中国安徽合肥, 2017-11-19.

• 压力边界
• 高压气瓶
• 内表裂纹
• 应力强度因子

应力强度因子（K）是对加氢站高压储氢气瓶进行破前漏分析和安全评定的重要参量,而BS 7910和GB/T 19624等标准中的计算公式均未考虑压力边界拓展的影响。鉴于采用通用有限元软件分析存在收敛性等问题,本文基于专业的3D断裂力学分析软件ZENCRACK,研究了不同设计压力、壁厚（B）、以及裂纹类型、前缘形状（a/c）、深度（a）、角度（θ）等条件下压力边界拓展对K的影响,结果显示:K随着设计压力、B和a/B的增大,以及a/c的减小而明显增大;在相同条件下,环向裂纹较轴向裂纹的K明显减小;a/c较小时,随θ的增加轴向裂纹的K不断增大,环向裂纹的先减小后增大,a/c较大时,K均随θ的增加而减小;设计压力为20MPa、45MPa和90MPa的高压储氢气瓶,考虑压力边界拓展时,裂纹面上施加50%设计压力的轴向裂纹K的增幅分别为0%～5%、5%～10%和10%～20%,环向裂纹的分别为0%～10%、10%～20%和20%～50%,裂纹面上施加100%设计压力的K增幅约为上述范围的2倍。本研究可为高压储氢气瓶安全保障技术研究提供参考。

• 单位
  合肥通用机械研究院