用有限元法对燃料电池城市客车用储氢瓶进行了预紧导致的残余应力应变分析和充放气条件下的表面应力应变分析,通过与实测结果进行对比可知,二者基本吻合,说明有限元模型分析结果可信。进行储氢瓶疲劳寿命分析时,先得出铝内衬零件S-N曲线,再将铝内衬筒体中部的多轴交变应力转换为等效的对称循环条件下的单轴交变应力,最后根据该S-N曲线得出储氢瓶疲劳寿命为2.57×105次循环,与实际情况相符。 改善储氢瓶强度。因此，选用单元时必须考虑铝内衬的弹塑性大应变。综合分析ANSYS中可用的单元特性，确定储氢瓶铝内衬用三维八节点实体单元SOLID95，如图2所示。它具有塑性、潜变、应力硬化、大变形、大应变的特征本文有公司网站全自动倒角机采集转载中国知网整理，http://www.daojiaoj.com ，并有多种退化形式。图2SOLID95单疲劳寿命分析-电动液压滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机倒角机元复合层为多层碳纤维缠绕而成，确定采用SOL-ID191单元（图3）。它是三维二十节点实体单元SOLID95的一种叠层形式，可用于建立叠层壳或实体的有限元模型，每个单元允许搭叠最多100层等厚度材料层，并允许沿厚度方向的变形斜率不连续。图3SOLID191单元2.2.2材料参数内衬铝合金材料主要性能参数示于表1。考虑到储氢瓶在制造过程中，预紧压力使铝合金内衬发生塑性变形，采用铝内衬理想化的多线性各向同性硬化材料模型（MultilinearIsotropicHardening）来描述铝合金的塑性变形行为，如图4所示。表1铝合金材料参数图4铝合金A16061-T6应力-应变关系碳纤维/环氧树脂复合材料中的碳纤维为T700S，其复合材料单向板主要性能如表2所示。在ANSYS软件中选用线性正交各向异性材料模型处理缠绕层复合材料。表2T700S碳纤维/环氧树脂复合材料参数碳纤维缠绕层封头部分封头此基础上模拟交变的压力。采用5载荷步施加储氢瓶内压力，加载过程如图7所示。第1载荷步为设定气瓶内零压力，第2载荷步为加载至预紧压力39MPa，第3载荷步为卸载至零压力，第4载荷步为加载至额定工作压力20MPa，第5载荷步为卸载至零压力。其中，第1至第3步加载反映储氢瓶预紧过程，第3至第5步反映压力交变过程。根据储氢瓶实际工作工况和强度要求，分析在预紧压力39MPa、卸除预紧压力后即零压力、额定工作压力20MPa下铝内衬和缠绕层外表面的应力应变状况。图7施加载荷步示意3.2主要分析结果3.2.1预紧压力图8所示为储氢瓶在充入39MPa压力下的应力情况。可见，虽然气瓶铝内衬中部VonMises等效应力为330MPa，已经进入塑性状态，但气瓶的碳纤维复合材料VonMises等效应力为586.2MPa，远小于其纵向强度（2679MPa），仍处于弹性状态。图8储氢瓶缠绕层外表面和铝内衬内壁VonMises等效应力（预紧压力39MPa）3.2.2卸除预紧压力由图9可知，在卸除预紧压力后，储氢瓶铝内衬内壁处于受压缩状态，瓶体中部VonMises等效压应力为137MPa，约为压缩屈服极限的50%，达到了比较理想的预紧压力设计状态。而缠绕层外表面VonMises等效拉应力为8疲劳寿命分析-电动液压滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机倒角机本文有公司网站全自动倒角机采集转载中国知网整理，http://www.daojiaoj.com