车用纤维环向缠绕复合材料气瓶碰撞试验损伤容限研究

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1、分类号：-rH牛q密级：UDC：指导教师姓名：华东理工大学学位论文车用纤维环向缠绕复合材料气瓶碰撞试验损伤容限研究张永明李培宁教授华东理工大学申请学位级别：博士专业名称：化：E过程机械论文定稿日期：2011-11—20论文答辩日期：学位授予单位：学位授予日期：华东理工大学答辩委员会主席：评阅人：王熙教授朱西产教授王志文教授徐宏教授郑津洋教授谢禹钧教授汤晓英教授级高下作者声明㈣

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16、f}IfIfJ肌Y2250799我郑重声明：本人恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的结果。除文中

17、明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何他人已经发表或撰写过的内容。论文为本人亲自撰写，并对所写内容负责。论文作者签名／乃协姗年／／月黝日华东理工大学博士学位论文第1页车用纤维环向缠绕复合材料气瓶碰撞试验损伤容限研究摘要纤维缠绕复合材料CNG气瓶在使用中会因碰撞造成表面损伤，如果损伤程度超过临界值，则将危及气瓶的使用安全。建立含冲击损伤的复合材料CNG气瓶的工程化评估分析方法，对安全使用复合材料CNG气瓶具有重要意义。本文主要目的是，建立汽车用纤维环向缠绕复合材料CNG气瓶冲击损伤分析方法，为制定《压缩天然气汽车燃料系统碰撞安全要求》中有关CNG气瓶碰撞试验方法提供参考。本文通过台车碰撞试

18、验，研究建立一套兼顾汽车碰撞安全要求和压力容器安全性的“行李试验样块对气瓶抗冲击完整性考核”的试验方法，以及试验评价指标。本文对玻纤单向板和纤维缠绕复合材料CNG气瓶的冲击能量和损伤程度之间的关系开展研究，经落球试验表明，分层面积可作为纤维缠绕复合材料CNG气瓶的冲击损伤表征参数，两区域分层扩展阻力交叉点为分层损伤临界值，既复合材料CNG气瓶抵抗冲击的最大能力。考虑复合材料非线性因素对疲劳累积损伤的影响，采用能描述复合材料非线性的材料弱化系数，建立适用于非线性复合材料板的疲劳累积损伤函数，并根据疲劳累积损伤可叠加的原理，建立用图解法预测多阶段加载的疲劳寿命的分析方法。针对表征冲击损伤参量所

19、对应的剩余强度和安全寿命问题，结合开孔等效估算方法，建立适用于疲劳循环下的含圆孔复合材料板的疲劳寿命工程估算方法，并应用于车载纤维环向缠绕复合材料CNG气瓶冲击损伤容限的分析。关键词：复合材料气瓶，碰撞试验，损伤容限，剩余强度，疲劳寿命第1I页华东理工大学博士学位论文ThestudyoftheimpacttestdamagetoleranceofhoopwrappedfiberreinforcedcompositeCNGcylindersforcarsAbstractFiberreinforcedcompositegascylinderscallcausesurfacedamagefrom

20、collisionsduringuse．Thesafetyofgascylinderscouldbeendangerediftheextentofthedamageexceedsacriticalvalue．ItisofvitalsignificanceforthesafeuseofCNGgascylindersmadeofcompositematerialstoestablishasimplifiedmethodofevaluatingimpactdamageonfiberreinforcedcompositegascylinders．Thisarticleproposestoestab

21、lishforautomotivevehiclesacrashdamageanalyticevaluationforhoopwrappedfiberreinforcedcompositegascylinders、^，itllmetallinersofcompressednaturalgas，supportingexistingregulatorylanguagesaboutCNGgascylindercrashtestsintheSafetyRequirementofFuelSystemforCompressedNaturalGasVehicleinCollision．Throughuti

22、lizationoftheimpactsledtestmethodandincorporationofcriteriaconcerningCNGcompositegascylinders，givingconsiderationtothecoherencebetweentheindexofpassivesafetyandpressurevessel，thisarticleproposesamethodfortestingc