含脱胶缺陷塑料内胆纤维缠绕气瓶热激励方式研究 被引量：3

1

作者 卢军 刘彪 +3 位作者 彭泽军 朱晓磊 徐亮 陈明 《压力容器》 北大核心 2022年第8期1-6,39,共7页

通过试验方法研究含脱胶缺陷塑料内胆纤维缠绕气瓶在蒸汽加热、气密增压、冷水加热3种不同的热激励方式下的传热规律,试验结果表明:采用蒸汽加热的热激励方法进行红外检测时,综合效果更好,为后续含缺陷塑料内胆纤维缠绕气瓶红外检测的... 通过试验方法研究含脱胶缺陷塑料内胆纤维缠绕气瓶在蒸汽加热、气密增压、冷水加热3种不同的热激励方式下的传热规律,试验结果表明:采用蒸汽加热的热激励方法进行红外检测时,综合效果更好,为后续含缺陷塑料内胆纤维缠绕气瓶红外检测的工程应用提供借鉴。同时通过有限元分析方法研究得到当蒸汽温度为100~150℃,传热时间为50~70 s时,气瓶开始进入到最佳红外检测时机。 展开更多

关键词 塑料内胆纤维缠绕气瓶 脱胶缺陷 热激励 热传导 有限元分析

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基于ABAQUS含分层缺陷塑料内胆纤维缠绕气瓶红外检测研究 被引量：10

2

作者 彭泽军 卢军 +4 位作者 霍臻 陈明 刘彪 徐亮 黄东鎏 《压力容器》 北大核心 2021年第1期81-86,共6页

将ABAQUS有限元分析方法的计算结果和含分层缺陷塑料内胆纤维缠绕气瓶红外检测试验的实测结果进行对比。结果表明,基于ABAQUS的有限元计算结果与试验结果最大误差为16.36%,网格独立性检验表明,网格数量对有限元计算结果影响很小,最大误... 将ABAQUS有限元分析方法的计算结果和含分层缺陷塑料内胆纤维缠绕气瓶红外检测试验的实测结果进行对比。结果表明,基于ABAQUS的有限元计算结果与试验结果最大误差为16.36%,网格独立性检验表明,网格数量对有限元计算结果影响很小,最大误差为0.25%,在实际工程允许误差范围内,证明了有限元计算结果的准确性,为后续基于有限元方法研究含缺陷塑料内胆纤维缠绕气瓶红外检测提供借鉴。 展开更多

关键词 塑料内胆纤维缠绕气瓶 分层缺陷 红外检测 ABAQUS

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塑料内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的内胆材料研究进展 被引量：10

3

作者 武凌辉 黄强华 +2 位作者 石凤文 张増营 刘妍 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期262-265,共4页

氢能及氢燃料电池是我国当前重点发展的技术之一。经济且安全的储氢压力容器是推动氢能产业走向产业化、实用化的关键。国外的塑料内胆碳纤维全缠绕复合气瓶技术已基本成熟,但国内对此研究较少。塑料内胆在35~70MPa的高压氢环境中,与氢... 氢能及氢燃料电池是我国当前重点发展的技术之一。经济且安全的储氢压力容器是推动氢能产业走向产业化、实用化的关键。国外的塑料内胆碳纤维全缠绕复合气瓶技术已基本成熟,但国内对此研究较少。塑料内胆在35~70MPa的高压氢环境中,与氢气的相容性、抗氢气渗透性及抗老化性能是内胆材料考虑的关键因素。简要介绍了国外对内胆材料的品种选择及相关性能研究的研究进展。 展开更多

关键词 复合气瓶 塑料内胆 氢气相容性 氢渗透性 抗老化性

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高低温对碳纤维/环氧树脂复合材料高压气瓶的性能影响 被引量：1

4

作者 李玉峰 赵积鹏 +1 位作者 张海 于斌 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期119-125,共7页

为了获得T1000碳纤维/环氧树脂复合材料高压气瓶环境适应能力,有效地掌握气瓶高低温适应性固有规律,以容积50 L、工作压力30 MPa的复合材料气瓶(钛为内衬、碳纤维/环氧树脂为复合层)为研究对象,首先介绍了高低温循环下带压气瓶(在-40~8... 为了获得T1000碳纤维/环氧树脂复合材料高压气瓶环境适应能力,有效地掌握气瓶高低温适应性固有规律,以容积50 L、工作压力30 MPa的复合材料气瓶(钛为内衬、碳纤维/环氧树脂为复合层)为研究对象,首先介绍了高低温循环下带压气瓶(在-40~80℃范围内成功通过热真空、热循环验证,具备高压承载能力)的热真空、热循环试验数据,然后采用与气瓶相同复合材料的拉伸试样(缠绕角分别为0°和90°),通过高低温极限摸底试验获得了复合材料经历不同梯度高低温后的拉伸性能数据,通过数据比对分析获得了高低温影响拉伸强度衰减的规律。同时,提出了一种高低温极限摸底试验的可靠性评估方法。结果表明,在-50~100℃范围内,试样拉伸强度及断裂伸长率变化较小;当温度高于100℃时,纤维和树脂的性能发生衰减,导致拉伸强度明显降低;当温度低于-50℃时,树脂的性能发生衰减,纤维受到的影响较小。试样高低温极限摸底试验的可靠度大于0.999,表明采用拉伸试样高低温拉伸强度数据的替代方式具有较高的等效性。 展开更多

关键词 复合材料 高压气瓶 T1000碳纤维缠绕气瓶 环境适应性 高低温影响

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车用铝内胆碳纤维全缠绕氢气瓶设计要点 被引量：14

5

作者 刘亚君 金玉娟 《压力容器》 北大核心 2009年第12期28-33,共6页

国家"十一五"863计划将铝内胆碳纤维全缠绕气瓶做为未来车载储氢容器的研究方向;适当增加内胆壁厚,增长裂纹扩展"路程",提高疲劳寿命;铝内胆设计承载比例不宜小于12%;根据内胆材料应力-应变曲线、内胆和纤维的力学... 国家"十一五"863计划将铝内胆碳纤维全缠绕气瓶做为未来车载储氢容器的研究方向;适当增加内胆壁厚,增长裂纹扩展"路程",提高疲劳寿命;铝内胆设计承载比例不宜小于12%;根据内胆材料应力-应变曲线、内胆和纤维的力学性能确定内胆设计应力取值为σa=σbσsa/σsb并可计算出内胆设计壁厚;内胆封头型式以矢高为1.25R/2左右的椭球为宜;螺旋缠绕角从与瓶颈相切的最小缠绕角开始逐渐增大,避免纤维严重堆积、架空,有效利用极孔处堆积纤维的过剩强度,提高成层质量和强度利用率;碳纤维首层张力不宜超过65N/mm2,首次递减量不宜超过上一层纤维张力的4.0%;纤维排列状态设计应充分考虑工艺的可行性,确保稳定、高质量地实现设计;通过自紧,内胆应至少获得不小于1.3%的应变,最小理论自紧压力可近似计算为PZ=kPba/A。 展开更多

关键词 车用铝内胆碳纤维全缠绕氢气瓶 内胆设计 纤维缠绕层设计 自紧

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铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶爆破与疲劳性能研究 被引量：5

6

作者 康凯 祖磊 +2 位作者 吴乔国 张骞 张桂明 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2022年第8期35-43,共9页

本文采用试验测试与数值模拟相结合的方法,研究了铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶爆破压力与疲劳寿命的关联规律。开展了铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶的设计和制造,并进行了水压爆破和疲劳性能试验测试,获得了气瓶的爆破压力、疲劳寿命和破坏形... 本文采用试验测试与数值模拟相结合的方法,研究了铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶爆破压力与疲劳寿命的关联规律。开展了铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶的设计和制造,并进行了水压爆破和疲劳性能试验测试,获得了气瓶的爆破压力、疲劳寿命和破坏形貌。建立了基于渐进损伤分析模型的气瓶爆破压力预测方法、基于Morrow平均应力修正及Manson-Coffin等效应变法的气瓶疲劳寿命预测方法,取得了与试验吻合的结果。分析了气瓶设计参数对爆破压力和疲劳寿命的影响规律,结果表明,2.25倍爆破安全系数的气瓶在工作压力较高或气瓶筒身直径较大的情况下,仅通过自紧处理难以同时满足最小爆破压力和最低疲劳寿命的要求,因此还需适当地提高爆破安全系数或增加内胆筒身厚度。 展开更多

关键词 碳纤维缠绕气瓶 铝合金内胆 疲劳寿命 爆破压力 参数分析

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碳纤维缠绕复合材料储氢气瓶的研制与应用进展 被引量：43

7

作者 杨文刚 李文斌 +4 位作者 林松 贾晓龙 温凤 张藕生 杨小平 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期99-104,共6页

氢能是21世纪最有潜力的新型能源,具有高能、环保、可再生等优点,但氢气的储运技术滞后严重限制了其大规模应用。碳纤维缠绕复合材料氢气瓶因具有质量轻、韧性强、耐疲劳性好等优点,在储氢领域具有广阔的应用前景。本文综述国内外高压... 氢能是21世纪最有潜力的新型能源,具有高能、环保、可再生等优点,但氢气的储运技术滞后严重限制了其大规模应用。碳纤维缠绕复合材料氢气瓶因具有质量轻、韧性强、耐疲劳性好等优点,在储氢领域具有广阔的应用前景。本文综述国内外高压气态储氢技术研究现状,并结合国产碳纤维复合材料应用现实,论述了碳纤维缠绕储氢气瓶制备的技术要点、标准规范以及成型设备等方面的最新进展,展望了碳纤维缠绕储氢气瓶的产业前景。 展开更多

关键词 氢能 气瓶 碳纤维 复合材料 缠绕成型

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碳纤维缠绕复合气瓶自紧力和疲劳的数值模拟 被引量：12

8

作者 陈亮 孙红卫 +2 位作者 陈国清 任明法 周文龙 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期16-20,共5页

采用数值模拟方法研究了自紧工艺对碳纤维缠绕复合气瓶的应力分布和疲劳性能的影响。基于ANSYS商用有限元分析软件,考虑气瓶封头部分碳纤维缠绕层的角度和厚度沿封头子午线的连续变化,建立了有限元模型。分析验证了54 MPa自紧压力对复... 采用数值模拟方法研究了自紧工艺对碳纤维缠绕复合气瓶的应力分布和疲劳性能的影响。基于ANSYS商用有限元分析软件,考虑气瓶封头部分碳纤维缠绕层的角度和厚度沿封头子午线的连续变化,建立了有限元模型。分析验证了54 MPa自紧压力对复合气瓶零压和35 MPa工作压力下内衬和复合材料缠绕层应力的影响,并利用Coffin-Manson公式预测了复合气瓶的疲劳寿命。结果表明,自紧后复合气瓶内衬在工作压力下的最大应力减小了29.1%。有限元计算的疲劳寿命结果与实验测定结果之间的误差<8%,验证了有限元模型和计算方法的正确性。 展开更多

关键词 纤维缠绕气瓶 有限元 自紧力 疲劳寿命

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复合材料高压气瓶的碳纤维缠绕设计和ANSYS分析技术 被引量：23

9

作者 李玉峰 靳庆臣 刘志栋 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期968-976,共9页

为了获得复合材料气瓶合理的有限元分析模型,并能够有效地掌握气瓶固有的变化规律,以不锈钢316L为内衬、碳纤维(T1000GB)/环氧树脂(BA202)为复合层的高压气瓶作为研究对象,介绍了一种采用螺旋缠绕与环向缠绕组合线型的缠绕设计方法。利... 为了获得复合材料气瓶合理的有限元分析模型,并能够有效地掌握气瓶固有的变化规律,以不锈钢316L为内衬、碳纤维(T1000GB)/环氧树脂(BA202)为复合层的高压气瓶作为研究对象,介绍了一种采用螺旋缠绕与环向缠绕组合线型的缠绕设计方法。利用该方法确定复合层厚度、缠绕角、缠绕层数等参数,运用ANSYS程序,采用薄壁壳单元shell91建立了复合层多层结构模型,得出了气瓶应力、应变分布规律,并给出了气瓶疲劳破坏点和起裂点处失效参数的变化历程,最后,将ANSYS计算结果与试验实测结果作了比对分析,为定量化研究复合材料气瓶提供准确的数据支持。研究结果表明:ANSYS数值仿真结果与试验结果吻合良好,采用壳单元shell91可以比较正确地模拟复合层的多层结构;柱形复合材料气瓶破坏薄弱点位于筒体(靠封头)部位,气瓶受环向膨胀力影响较大,易使其沿纵向撕裂;随瓶内压力升高,薄壁内衬发生完全塑性变形,复合层仅发生弹性变形。 展开更多

关键词 复合材料 高压气瓶 碳纤维缠绕气瓶 ANSYS有限元分析

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纤维缠绕复合材料气瓶内衬的屈曲分析 被引量：14

10

作者 付敏 林松 +1 位作者 陈亮 周文龙 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期86-90,共5页

为深入了解纤维缠绕复合材料气瓶的内衬屈曲情况,基于ANSYS有限元软件,运用数值模拟方法对纤维缠绕复合材料气瓶的金属内衬结构进行屈曲分析,建立了复合气瓶内衬结构的有限元模型,采用特征值法分析得出内衬1~10阶的屈曲模态,并利用非线... 为深入了解纤维缠绕复合材料气瓶的内衬屈曲情况,基于ANSYS有限元软件,运用数值模拟方法对纤维缠绕复合材料气瓶的金属内衬结构进行屈曲分析,建立了复合气瓶内衬结构的有限元模型,采用特征值法分析得出内衬1~10阶的屈曲模态,并利用非线性稳定法绘出内衬位移量随外压变化曲线.结果表明,计算得到的内衬临界失稳外压为0.199 MPa,与复合气瓶内衬外压试验结果相符合,证实了本文对于复合气瓶内衬屈曲分析的可靠性. 展开更多

关键词 ANSYS 纤维缠绕复合材料气瓶 有限元法 屈曲分析 外压试验

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基于声发射技术的大容积玻璃纤维缠绕气瓶冲击损伤评定 被引量：6

11

作者 骆辉 李桐 +3 位作者 黄强华 薄柯 柴森 李翔 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期143-149,共7页

通过对大容积玻璃纤维缠绕气瓶分步升压爆破试验,采用声发射技术,监测分步升压爆破过程中缠绕层损伤演化以及不同升压阶段声发射信号响应特征,得到不同阶段声发射信号幅度、计数、累计计数以及能量等特征,试验压力由40 MPa升至50 MPa阶... 通过对大容积玻璃纤维缠绕气瓶分步升压爆破试验,采用声发射技术,监测分步升压爆破过程中缠绕层损伤演化以及不同升压阶段声发射信号响应特征,得到不同阶段声发射信号幅度、计数、累计计数以及能量等特征,试验压力由40 MPa升至50 MPa阶段,缠绕层发生损伤,声发射信号活性增加约90倍,且纤维断裂信号强度较高,达到1.0×10^(8)aJ。在此基础上,通过对带有不同程度冲击损伤气瓶升压爆破试验,对比分析0~30 MPa阶段不同损伤气瓶声发射响应区别。试验结果表明,缠绕层声发射信号随缠绕损伤程度增加,响应幅度增高,信号活性增强,强度增大,临界损伤气瓶缠绕层信号活性增强约20倍,信号强度可达到2.0×10^(6)aJ,增大约10倍。因此,可在水压试验过程中,通过冲击损伤区域声发射信号幅度、计数等特征和临界损伤缠绕层信号特征对比,对冲击损伤进行安全评定。 展开更多

关键词 声发射技术(AE) 大容积缠绕气瓶 玻璃纤维 冲击损伤 安全评定

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一种卫星用钛内衬-碳纤维缠绕复合材料气瓶特性研究 被引量：11

12

作者 李玉峰 李玲丽 潘宗友 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1318-1325,共8页

为了研究复合材料高压气瓶固有特性,针对钛内衬(TA1)/碳纤维(T1000GB)缠绕柱形复合材料气瓶进行了特性分析和应力-应变检测。总结了内衬特性和复合层特性对气瓶产生的各种影响,根据柱形气瓶环向应变和纵向应变实测数据分析了瓶体应变的... 为了研究复合材料高压气瓶固有特性,针对钛内衬(TA1)/碳纤维(T1000GB)缠绕柱形复合材料气瓶进行了特性分析和应力-应变检测。总结了内衬特性和复合层特性对气瓶产生的各种影响,根据柱形气瓶环向应变和纵向应变实测数据分析了瓶体应变的变化规律和主要影响参数,找出了瓶体强度薄弱区,为结构优化和同类产品设计提供了可靠数据和理论指导。 展开更多

关键词 钛内衬 碳纤维缠绕气瓶 特性研究

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钢制内胆环缠绕气瓶壁厚设计方法对比分析 被引量：2

13

作者 刘培启 陈祖志 +2 位作者 周天送 古纯霖 柴森 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期44-48,共5页

由于相关钢制内胆环缠绕气瓶设计制造标准中未明确指定内胆壁厚的设计公式,使得市面上同样规格的环缠绕气瓶内胆壁厚和自紧压力等参数存在一定差异,给监管工作带来不便。首先全面总结了环缠绕气瓶钢制内胆的设计方法,然后根据设计结果... 由于相关钢制内胆环缠绕气瓶设计制造标准中未明确指定内胆壁厚的设计公式,使得市面上同样规格的环缠绕气瓶内胆壁厚和自紧压力等参数存在一定差异,给监管工作带来不便。首先全面总结了环缠绕气瓶钢制内胆的设计方法,然后根据设计结果建立有限元分析模型,对比分析了不同标准体系设计的气瓶内胆壁厚的差异,以及由于壁厚差异而引起的纤维应力比和自紧压力的变化。结果表明,GB 5099相比于其他两种标准体系内胆设计壁厚偏大,相差约4.35%~6.0%;导致相应的环缠绕气瓶纤维应力比相差3.5%~30.8%,自紧压力的合理范围也存在差异。 展开更多

关键词 环缠绕气瓶 内胆设计 纤维应力比 自紧压力

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金属内衬碳纤维全缠绕气瓶的有限元分析 被引量：5

14

作者 祖磊 王继辉 +1 位作者 李书欣 汪准 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期30-35,共6页

本文通过有限元的分析方法,对具有铝合金内衬的碳纤维全缠绕复合材料气瓶的结构进行了剖析,建立了较为合理的复合材料气瓶有限元模型,对气瓶模型的基本建模分析过程进行了阐述和研究。采用ANSYS参数化编程语言(APDL)对复合材料气瓶进行... 本文通过有限元的分析方法,对具有铝合金内衬的碳纤维全缠绕复合材料气瓶的结构进行了剖析,建立了较为合理的复合材料气瓶有限元模型,对气瓶模型的基本建模分析过程进行了阐述和研究。采用ANSYS参数化编程语言(APDL)对复合材料气瓶进行参数化建模,参考美国制定的DOT-CFFC标准《铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的基本要求》,对公称工作压力、试验压力和最小爆破压力下的碳纤维缠绕铺层和铝合金内衬的各向应力分布进行了数值模拟和计算,并预测了复合材料气瓶的实际爆破压强。 展开更多

关键词 复合材料 碳纤维全缠绕气瓶 铝合金内衬 有限元分析 爆破压强

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纤维缠绕气瓶设计分析 被引量：20

15

作者 陈汝训 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期625-628,634,共5页

讨论了具有金属内衬的纤维缠绕气瓶在加压和卸压过程中的变形特性。依据网格理论,给出了纤维缠绕壳体的设计方法。对塑性性能良好的金属材料内衬,可用强度理论中的最大正应变准则进行强度设计。推导出气瓶卸压时内衬不失稳所应满足的条... 讨论了具有金属内衬的纤维缠绕气瓶在加压和卸压过程中的变形特性。依据网格理论,给出了纤维缠绕壳体的设计方法。对塑性性能良好的金属材料内衬,可用强度理论中的最大正应变准则进行强度设计。推导出气瓶卸压时内衬不失稳所应满足的条件。为使卸压时内衬不失稳,内衬与纤维缠绕壳体之间应有足够的粘接强度,而且内衬的壁厚应越薄越好。对壁厚较薄的内衬,给出了气瓶卸压时内衬不失稳的最小粘接强度的确定方法。算例表明,文中给出的设计分析方法,可用于具有金属内衬纤维缠绕气瓶的初步设计。 展开更多

关键词 纤维缠绕气瓶 金属材料内衬 最大正应变准则 失稳 粘接强度

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国产碳纤维缠绕气瓶的研发 被引量：10

16

作者 于海泉 杨远 +2 位作者 王红霞 张强 刘超 《压力容器》 北大核心 2019年第11期74-78,共5页

首先筛选锁定了一款T700S级的国产碳纤维,然后通过试验找到了与之匹配性良好的环氧树脂体系。通过碳纤维/环氧树脂体系NOL环性能的测试、稳定性的比较,以及环氧树脂体系的工艺试验验证了使用该国产碳纤维开发缠绕气瓶的可行性。研发过程... 首先筛选锁定了一款T700S级的国产碳纤维,然后通过试验找到了与之匹配性良好的环氧树脂体系。通过碳纤维/环氧树脂体系NOL环性能的测试、稳定性的比较,以及环氧树脂体系的工艺试验验证了使用该国产碳纤维开发缠绕气瓶的可行性。研发过程中,通过单向板性能的测试确定了复合材料的设计参数,使用网格理论设计了一款公称直径为715mm的缠绕气瓶,使用有限元分析手段对设计进行了验证;最后经爆破压力试验和常温压力循环试验证明本次缠绕气瓶的研发是成功的,设计方案可行。该方案为国产碳纤维缠绕气瓶的设计提供了参考。 展开更多

关键词 国产碳纤维 缠绕气瓶 网格理论 有限元分析

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基于编码压缩的纤维缠绕气瓶贴附式电磁超声检测方法研究 被引量：3

17

作者 孟凌霄 石文泽 +2 位作者 卢超 黄良 凌建 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期82-99,共18页

针对电磁超声换能器(EMAT)在纤维缠绕储氢气瓶在线监测中回波信噪比低、洛伦兹力机制失效等问题,提出了基于编码压缩的贴附式电磁超声水平剪切(SH)导波检测方法,通过有限元建模分析了Barker编码序列位数和码元载波周期、chirp信号脉宽... 针对电磁超声换能器(EMAT)在纤维缠绕储氢气瓶在线监测中回波信噪比低、洛伦兹力机制失效等问题,提出了基于编码压缩的贴附式电磁超声水平剪切(SH)导波检测方法,通过有限元建模分析了Barker编码序列位数和码元载波周期、chirp信号脉宽和带宽、组合Barker码的组合方式对脉冲压缩信号的信噪比和分辨率的影响,并进行了实验验证,最后开展了纤维缠绕储氢气瓶中长20 mm、宽0.5 mm、深2 mm裂纹检测实验。结果表明,采用金属贴膜方式能有效解决EMAT在非金属材料中难以检测的难题;增加Barker码的序列位数和载波周期、增大chirp脉宽以及减小chirp带宽、增加组合Barker码的序列长度均可以提高脉压信号信噪比;经优化设计后,相较于传统Tone-burst激励方式,脉冲压缩技术可以将缺陷波信噪比至少提高20.4 dB,在不同编码算法中,chirp信号激励下的信噪比最高,达到了23.9 dB,采用3×13位组合Barker码时,脉压信号的主瓣宽度为28.8μs,分辨率最高,但信噪比较低。 展开更多

关键词 纤维缠绕气瓶 EMAT SH波 脉冲压缩 优化设计

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聚酰亚胺纤维与碳纤维缠绕复合气瓶性能对比研究 被引量：9

18

作者 林松 牛鸿庆 李文斌 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期23-29,共7页

本文主要研究高性能国产聚酰亚胺纤维在复合材料气瓶上的应用,并表征其与进口碳纤维的性能差距.采用国产聚酰亚胺纤维进行缠绕成型工艺优化与复合材料性能测试分析,在测试数据及工艺优化基础上针对其进行了复合材料气瓶的强度设计.分别... 本文主要研究高性能国产聚酰亚胺纤维在复合材料气瓶上的应用,并表征其与进口碳纤维的性能差距.采用国产聚酰亚胺纤维进行缠绕成型工艺优化与复合材料性能测试分析,在测试数据及工艺优化基础上针对其进行了复合材料气瓶的强度设计.分别采用聚酰亚胺纤维、进口T300、T700以及T800碳纤维缠绕成型复合材料气瓶,进行水压爆破压强的测试,并引进声发射检测技术对其在水压过程中的损伤信号进行监测分析.结果表明聚酰亚胺纤维缠绕工艺性良好,与树脂界面结合优异,适用于湿法缠绕成型工艺.复合材料拉伸强度达到1 708 MPa,纤维的强度发挥率高达80%,相比于碳纤维复合材料其呈现出较好的断裂韧性,有利于减少复合材料气瓶在水压下的应力损伤.缠绕成型的聚酰亚胺纤维复合材料气瓶容器特征系数(PV/W)高达32. 2 km,其在航空航天、医用、汽车、核工业等领域具有广阔的应用前景. 展开更多

关键词 聚酰亚胺纤维 缠绕成型 复合材料气瓶 碳纤维 爆破压强

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高承压、低成本的车用35MPa玄武岩纤维缠绕复合材料气瓶 被引量：12

19

作者 何太碧 卿平 +4 位作者 曾尧 韩锐 汪霞 毛丹 杨晨曦 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期114-119,共6页

为了提高压缩天然气(CNG)汽车的续驶里程,将CNG气瓶工作压力由20 MPa提高到35 MPa,同时采用高强度、低成本、储量丰富的新型缠绕纤维——玄武岩纤维来替代传统碳纤维和玻璃纤维,设计出车用35 MPa玄武岩纤维缠绕复合材料气瓶。通过薄膜... 为了提高压缩天然气(CNG)汽车的续驶里程,将CNG气瓶工作压力由20 MPa提高到35 MPa,同时采用高强度、低成本、储量丰富的新型缠绕纤维——玄武岩纤维来替代传统碳纤维和玻璃纤维,设计出车用35 MPa玄武岩纤维缠绕复合材料气瓶。通过薄膜理论和网格分析法计算出复合材料气瓶内衬和纤维缠绕层基本结构参数,利用ANSYS Workbench ACP模块建立1/2气瓶模型,数值模拟了气瓶在各种工况下的强度和稳定性。结果表明:(1)铝合金内衬在35 MPa工作压力下,最大应力位于封头和筒身的过渡段,其值为166.19 MPa,小于铝合金内衬屈服强度的60%即177.6 MPa;(2)环向缠绕层和螺旋缠绕层在爆破压力119 MPa下的最大应力分别为3 742.6 MPa和3 490.6 MPa,满足玄武岩增强纤维抗拉强度(3 000～4 840 MPa)的范围,符合DOT-CFFC铝合金内衬全缠绕复合材料气瓶的相关要求;(3)新型材料玄武岩纤维可以替代碳纤维和玻璃纤维缠绕在CNG气瓶上,能够满足气瓶的承压要求,安全可靠。结论认为,将目前常用的车用CNG气瓶工作压力由20 MPa提高到35 MPa可行,该研究成果有助于天然气汽车的应用推广。 展开更多

关键词 车用CNG气瓶 压力升级 复合材料 玄武岩纤维缠绕 结构设计 薄膜理论 网格分析法 数值模拟

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纤维缠绕复合材料气瓶的发展及其标准情况 被引量：42

20

作者 周海成 阮海东 《压力容器》 2004年第9期32-36,共5页

纤维缠绕复合材料气瓶用于呼吸器、车用压缩天然气燃料气瓶及航空航天等领域。本文对复合材料气瓶的发展、标准进展情况以及其关键技术和型式试验等问题作了全面介绍。

关键词 复合气瓶 压缩天然气车用燃料气瓶 全缠绕气瓶 环缠绕气瓶 纤维缠绕复合材料

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