复合材料高压储氢容器筒壁应力优化控制分析

【摘要】：复合材料压力容器的纤维缠绕预应力对容器的性能有很大的影响,合理设计这种纤维预应力可提高复合材料容器的综合性能。当碳纤维缠绕铝合金内衬高压储氢容器在高压操作下(比如70 MPa),如果不考虑纤维预应力的作用,在工作压力下内衬的应力有可能超过铝合金的许用强度,采用在纤维缠绕制造过程中施加预应力的方法,可以降低铝合金内衬在操作时的应力水平。通过对纤维缠绕层力学模型的简化以及对内衬进行虚拟后, 把整个容器当作各向同性筒体进行处理,极大地简化了计算,并不断地优化预应力分布,最终得到一组比较合理的缠绕预应力,使容器在操作压力下内衬有较低的应力水平,而纤维增强层则具有接近均布的应力水平。