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期刊信息
  • 主管单位:
  • 上海市教育委员会
  • 主办单位:
  • 上海理工大学、上海市能源研究会、上海电气(集团)总公司
  • 主  编:
  • 陈康民
  • 地  址:
  • 上海市军工路516号
  • 邮政编码:
  • 200093
  • 联系电话:
  • 021-55272843
  • 电子邮件:
  • eribjb@usst.edu.cn
  • 国际标准刊号:
  • 1008-8857
  • 国内统一刊号:
  • 31-1410/TK
  • 邮发代号:
  • 单    价:
  • 5.00
  • 定    价:
  • 20.00
复合材料气瓶关键参数优化设计
Optimization design of key parameters for a composite gas cylinder
投稿时间:2024-07-23  
DOI:10.13259/j.cnki.eri.2025.02.007
中文关键词:  复合材料气瓶  储氢瓶  缠绕角  铺层顺序
英文关键词:composite gas cylinder  hydrogen storage cylinder  winding angle  layer order
基金项目:
作者单位
梁明曦 广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东 广州 511400 
徐琳 广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东 广州 511400 
陈思源 广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东 广州 511400 
李剑铮 广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东 广州 511400 
摘要点击次数: 1565
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中文摘要:
      高压气态储氢是目前车载储氢的主流技术路线。相对于金属气瓶,复合材料气瓶具有更高的储存密度和更好的安全性能。近年来,随着制造技术的成熟,复合材料气瓶的应用占比逐步提升。介绍了复合材料气瓶铺层的设计建模方法,通过变更封头形状和调整缠绕工艺,实现了气瓶有效容积的增加以及纤维用量的减少。经分析:参考经验公式设计的缠绕层厚度存在冗余,因而可参考特征位置的第一主应力结果对其进行缩减;因铺层顺序影响纤维受力,建议将螺旋缠绕层集中在靠近内胆内壁的区域;选用椭球形封头,降低平均缠绕角均有利于气瓶容积变化率的控制。该设计方法已通过单品试验验证,对同类结构的产品开发具有一定借鉴意义。
英文摘要:
      High-pressure gaseous hydrogen storage is currently the mainstream technical solution for onboard hydrogen storage. Compared to metal gas cylinders, composite gas cylinders offer higher storage density and better safety performance. In recent years, with the maturation of manufacturing technology, the application proportion of composite gas cylinders has gradually increased. A design and modeling method for composite gas cylinder ply is proposed in this study. By changing the head shape and adjusting the winding process, increased effective volume of the cylinder and reducing fiber usage is achieved. Results shows that the winding layer thickness designed using empirical formulas contains redundancy and can be reduced based on first principal stress results at characteristic locations. The ply sequence affects fiber stress distribution, and it is suggested that helical winding layers should be concentrated near inner wall of the liner. Using ellipsoidal heads and reducing the average winding angle helps control the gas cylinder's volumetric change rate. This design method has been verified through single-product testing and provides valuable reference for development of similar products.
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