文档介绍：首都经济贸易大学
硕士学位论文
G气瓶的安全可靠性分析
姓名:李晓辉
申请学位级别:硕士
专业:安全技术及工程
指导教师:李洪枚
20100301
首都经济贸易大学硕士学位论文 G 气瓶的安全可靠性分析

摘要

G)汽车的发展非常迅速,车载高压气瓶是汽车的关键零部件之一。
全复合材料气瓶是车载高压气瓶的主要发展方向之一,该类气瓶具有质轻、强度高、耐
腐蚀、气密性好、抗爆性好、可靠性高、耐疲劳等优点。全复合材料气瓶的研制与应用
对天然气清洁能源的应用与发展具有非常重要的理论价值和现实意义。
到 2007 年底北京的天然气公交车已达到 4100 余辆,已安装车用压缩天然气全复合
材料气瓶约 18000 只。作为一种新兴产品,尽管有很多优点,但是国内对全复合材料气
瓶的研究还相对缺乏,气瓶在制造过程中存在一定的技术性缺陷、气瓶质量的不一致性、
疲劳损伤、外界条件等的影响,气瓶发生失效的比例较高,这也使得人们对全复合材料
气瓶的安全性能提出了质疑。因此,迫切需要对全复合材料气瓶的安全性能进行全面合
理地评价。
本论文主要针对全复合材料气瓶进行了以下几方面的研究:
(1)对北京市车用气瓶检验站提供的全复合材料气瓶近 10 年来的定期检测数据进
行统计分析,发现该类气瓶现存的主要问题,并进一步分析导致该气瓶失效的原因。
(2)利用 ANSYS 有限元分析软件,采用自上而下的建模方法,对全复合材料气瓶
进行建模,计算全复合材料气瓶在工作压力,试验压力,爆破压力下的应力应变情况,
分析在这三种工况压力下的有限元计算结果。
(3)对全复合材料气瓶进行耐疲劳试验,对全复合材料气瓶内胆进行力学性能试
验,全面分析全复合材料气瓶安全可靠性的影响因素。
通过以上研究,论文得出如下结论:
(1)全复合材料气瓶存在的主要问题是气瓶内胆鼓包、裂纹。产生这问题的主要
原因是气瓶内胆与外玻璃纤维缠绕层膨胀系数不一致。除此之外,不合理气瓶的定检工
艺,也是导致全复合材料气瓶失效报废率较高的原因之一。
(2)ANSYS 软件模拟结果与气瓶实际失效部位一致,在工况压力和试验压力下全复
合材料气瓶的强度满足气瓶的设计要求。全复合材料气瓶在 73MPa 下,达到的爆破极限,
但全复合材料气瓶内胆的强度不够,有待加强。
(3)全复合材料气瓶的疲劳试验证明,全复合材料气瓶的耐疲劳性能符合气瓶的
设计要求,不影响全复合材料气瓶的安全可靠性。

关键词:全复合材料气瓶有限元分析失效安全可靠性
I
首都经济贸易大学硕士学位论文 G 气瓶的安全可靠性分析

Abstract
Compressed natural gas (CNG) vehicle has been
developing rapidly, and in-car automotive high-pressure
gas cylinder is one of the ponents. The
development of posite cylinder is one of the mainly
directions of in-car automotive high-pressure gas cylinder.
posite cylinder has many advantages, such as light
weight, high strength, corrosion resistance, high
air-tightness, high antiknock, high reliability and resistance to fatigue, et al. The research
and exploitation of posite cylinder has the very important theoretical and practical
significance for the application pressed natural gas.
At the end of 2007, natural gas buses in Beijing has reached about 4,100 vehicles, and
about 18000 of posite cylinders has been installed into G vehicles. As a new
and high-tech product, owning many advantages, but the s