鋁內(nèi)襯碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料儲(chǔ)氫氣瓶多尺度失效性能研究.pdf

1、氫能作為新型清潔能源倍受各國(guó)重視，氫燃料電池汽車是氫能利用的一個(gè)重要發(fā)展方向。氫氣儲(chǔ)存作為氫能利用的一個(gè)難點(diǎn)急需攻克。高壓儲(chǔ)氫具有成本低、充放速度快、使用簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，其中以鋁內(nèi)襯復(fù)合材料高壓儲(chǔ)氫氣瓶應(yīng)用最為廣泛。
　　 復(fù)合材料氣瓶的設(shè)計(jì)涉及到漸進(jìn)失效分析、爆破壓力與安全系數(shù)等諸多因素，其中復(fù)合材料氣瓶的漸進(jìn)失效分析是所有研究工作的基礎(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)外主要開展了復(fù)合材料氣瓶宏觀漸進(jìn)失效分析，無法揭示復(fù)合材料的細(xì)觀失效機(jī)理，因此本文提

2、出了一種復(fù)合材料氣瓶細(xì)觀-宏觀多尺度力學(xué)性能分析方法，主要研究?jī)?nèi)容包括以下三部分:
　　 第一部分:氣瓶纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層的細(xì)觀失效性能研究。首先提取出纖維增強(qiáng)復(fù)合材料細(xì)觀代表性體積單元-四邊形胞元模型;然后結(jié)合三種失效模式:纖維斷裂、基體開裂和界面分離，研究了復(fù)合材料細(xì)觀拉伸載荷下漸進(jìn)失效過程，并計(jì)算單根纖維斷裂后的應(yīng)力重新分布情況;最后根據(jù)復(fù)合材料層合板拉伸試驗(yàn)來驗(yàn)證研究結(jié)果的正確性。
　　 第二部分:運(yùn)用復(fù)合材料多

3、尺度分析方法進(jìn)行細(xì)觀到宏觀的過渡。基于復(fù)合材料漸進(jìn)均一化多尺度分析方法，提出細(xì)觀失效特性與宏觀剛度退化之間的分析模型，表征復(fù)合材料氣瓶宏觀剛度退化特性。
　　 第三部分:鋁內(nèi)襯纖維增強(qiáng)復(fù)合材料儲(chǔ)氫氣瓶宏觀失效力學(xué)性能分析。首先，運(yùn)用ANSYS-APDL語言建立復(fù)合材料氣瓶參數(shù)化有限元模型。運(yùn)用上述細(xì)觀-宏觀剛度退化分析模型，基于ABAQUS-UMAT編程，對(duì)兩臺(tái)不同容積的氣瓶進(jìn)行宏觀力學(xué)性能分析，預(yù)測(cè)氣瓶宏觀漸進(jìn)失效特性，最后將