玄武岩纤维增强复合材料气瓶结构强度分析

摘要

氢能是来源广、能储存、使用性能稳定的清洁能源,其制备、储存和运输是人们关注的重心,其中氢能高效可靠的储运技术是推广应用的关键。为此,研究了利用玄武岩纤维缠绕工作压力为35 MPa的储氢复合材料气瓶的可靠性,运用网格理论计算出纤维缠绕层结构参数,基于Abaqus有限元分析软件,建立玄武岩纤维增强储氢复合材料气瓶有限元模型,对储氢气瓶进行结构强度分析,计算气瓶在不同压力下的结构强度并对气瓶进行水压爆破试验验证仿真分析的可靠性。研究结果表明:①纤维应力比为2.34,爆破比为3.17,满足GB/T 35544—2017《车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶》标准对承压和安全的要求;②通过水压爆破试验得到气瓶的实际爆破压力为112 MPa,与有限元分析结果偏差0.67%,说明所建立的有限元模型和使用的方法具有较高的准确性。