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70MPa），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村进行虚拟后，把整个容器当作各向同性简体进行处理，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村有较低的应力水平，而纤维增强层则具有接近均布的应力水平。