复合材料CNG气瓶的结构设计与研究

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CNG复合材料缠绕气瓶的安全分析

工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald128①作者简介：吴庆锋(1968，9—)，男，汉族，辽宁沈阳人，硕士，中级工程师，主要从事压力容器制造相关工作。

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.25.128CNG复合材料缠绕气瓶的安全分析①吴庆锋(沈阳欧施盾新材料科技有限公司辽宁沈阳 110000)摘要：随着经济的发展，人民生活水平日益提高，汽车也不再遥不可及，早已走入了寻常百姓家。

汽车在便利了我们工作、生活的同时，也带来了不容小觑的能源、污染问题。

面对日益恶化的环境和石油资源的枯竭,新能源以其独特的低污染和可再生资源优势迅速普及，特别是作为清洁能源应用典型的CNG复合材料气瓶，使用量也在呈逐年增加的趋势。

CNG复合材料气瓶质量轻便、安全性高，这些独一无二的优势很快便得到了大范围应用。

但是，随着CNG复合材料气瓶的普及应用，一些安全问题也随之而出，在使用过程中也发生了一些安全故障，造成了不小的影响，使得社会对CNG气瓶的安全分析也越来越备受关注，如何确保CNG复合材料缠绕气瓶的安全，至关重要。

基于此，本文阐述了CNG复合材料气瓶的分类及发展现况，分析了复合材料CNG 气瓶的构造，简要介绍了主要制造工艺，并就如何进一步强化CNG复合材料气瓶的安全提供了几点建议，以期为提供现实帮助。

关键词：变电运行安全管理事故防范策略中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)09(a)-0128-02随着汽车工业的快速发展,汽车尾气排放造成的能源消耗和环境污染急剧增加,给复合压力容器带来了新的机遇。

以压缩天然气为燃料的清洁能源汽车可以有效地缓解这两个问题。

复合CNG气瓶在汽车运行中节能轻便，更有优势。

近年来,随着科技的不断发展进步，复合材料生产成本不断降低，成型工艺也在不断改进,生产成本的降低加上生产效率的提高，为CNG复合材料气瓶的推广应用提供了便利条件，CNG气瓶备受青睐。

复合材料燃气瓶应用研究

４复合材料燃气瓶与钢制燃气瓶的比较
过程为：首先采用旋转模塑法制造内衬，然后时不需要将剪切荷缠
国内外的一大热点。
在同样的容积和压力下，根据内衬的种类和外层复合材料的不同，复合材料燃气瓶比钢制燃气瓶可减轻１３— ／；／２３且在汽车运行节能上更具优势；同时复合材料燃气瓶在受到撞击或高速冲击发生破坏时不会产生具有危险性的碎片，而减少或避免从了对人员和车辆的损害。近年来，随着复合材料成
需要多消耗０７Ｌ燃料，而对环境造成了相应的．从污染。从汽车动力学角度看来，也受到负面的影响，例如，ＮＣＧ或ＬＧ钢制容器额外的质量（Ｐ通常位于汽车的尾部）使得汽车的行为曲线发生变化。另外，在某些国家如荷兰，车重的增加将导致道路税的增加。
摘要简述复合材料燃气瓶的优点，以高密度聚乙烯为内对的复合材料燃气瓶为例，介绍其结构、材料选择和制备工艺，通过坠落试验、爆破试验、燃烧试验和冲击试验检验了复合材料燃气瓶的使用性能，并通过与铜制燃气瓶
的比较。出推广应用复合材料燃气瓶的意义和必要性。指关键词复合材料燃气瓶应用
为了实现合适的产品设计，必须认识到在产品
功能、形状、所用材料和制造工艺之间存在着较强的
相互关系。复合材料燃气瓶所选用的材料（树脂或
增强纤维）与燃气瓶的功能是一致的。燃气瓶的形状应为均匀的旋转体，采用的成型工艺应为纤维缠绕工艺。从汽车轻量化的角度考虑，对于各向同性材料，最适宜的形状是球体，整个球体的拉伸荷载是相同的。当基体中有长的、连续的纤维时．通常不是各向同性材料。因此对于纤维增强塑料最适宜的形状不是球体而是其它形状。可以忽略基体的影响，采用网格理论计算确定应采用的形状：将缠绕结构中的纤维看作只承受拉伸荷载的连续长纤维，假设树脂不能在纤维间传递剪切荷载，即在同一个压力容器中的所有纤维承受相同的拉伸荷载。复合材料燃气瓶由内衬、增强纤维、保护层和轴

科技成果——复合材料天然气气瓶(CNG气瓶)

科技成果——复合材料天然气气瓶（CNG气瓶）主要研究内容天然气（CNG）是优质、高效的清洁能源。

用天然气替代传统的汽油、柴油作为汽车燃料，可使CO排放量减少97%，CH化合物减少72%，NO化合物减少39%，噪音减少40%，是汽车行业实现环保、节能的一种有效方式之一。

复合材料气瓶（CNG气瓶和LNG气瓶）具有高比强度、高比模量的特点，是贮存压缩天然气的关键容器，已被列入国家新材料领域重点发展的方向。

哈尔滨工业大学在国家“863”计划、国家自然基金和省市等相关科技计划的支持下，经过十余年的科研攻关，研制出了一系列具有独立自主知识产权的高性能轻量化复合材料高压气瓶，相对同容积、同压力的金属压力容器减重70%，达到国际先进水平，获授权发明专利13项，先后荣获国家技术发明二等奖1项、黑龙江省技术发明一等奖1项、国防技术发明二等奖1项。

制定“复合材料压力容器”国家军用标准2项。

现已形成容积6L-1500L、工作压力5MPa-36MPa、重量6kg-66kg的系列化高性能复合材料气瓶产品系列。

大庆作为国内第一大油田，是我国重要的石油化工基地，具有雄厚的基础。

本项目可结合哈尔滨工业大学在复合材料气瓶设计与制备方面的科研实力以及大庆在油气、天然气资源的开发、利用方面的优势，合作开发复合材料天然气气瓶，开拓新的经济增长点。

市场前景复合材料天然气气瓶的研发具有广阔的市场前景，尤其对气体能源的存储、新能源汽车的设计制造有着重要的影响。

据统计，国民生产总值每增加1%，压力容器的需求量就增加1.5%，而国际市场每年大约以5%的速度增长。

据悉，全世界有300万只复合材料气瓶在运行。

到21世纪中叶，汽车以石油作燃料的时代将会结束。

寻求新的汽车能源，降低汽车排放污染是燃气汽车发展的动力。

高性能超轻量化复合材料压力容器的发展已被列入国家新材料领域的重点项目，符合国家及地区经济发展的需求。

同时，复合材料高压气瓶还可以应用在航空航天、石油化工、民用储气贮液等领域。

《工程塑料》课程论文 (5)

《工程塑料》课程论文论文题目：复合材料CNG 气瓶的结构设计与研究专业班级：材控 F1101 班姓名：学号：指导教师：完成时间： 2014年06月12日复合材料CNG 气瓶的结构设计与研究摘要：介绍了复合材料压缩天然气(CNG)气瓶的国内外发展情况，对车用复合材料CNG气瓶的基本结构及主要制造工艺进行了研究，阐述了复合材料CNG 气瓶的安全问题及发展趋势。

关键词：复合材料；CNG气瓶；结构；制造工艺Structure Design and Research on CNG Composite Cylinders Li Quan(Henan University of Technology,Mechanical and Electrical Engineering, Materials Forming and Control Engineering F1101 class)Abstract：The development of composite CNG cylinders at home and abroad was presented．The structure and main manufacturing processes of composite CNG cylinders were studied．The safety issues and development trends of composite CNG cylinders were explained．Keywords：composite；CNG cylinder；structure；manufacturing process汽车工业推广压缩天然气(CNG)燃料，这给复合材料压力容器带来了新机遇。

随着天然气汽车的发展，复合材料CNG气瓶应运而生。

复合材料CNG气瓶在汽车运行节能上更具有优势，同时其在受到撞击或高速冲击而发生破坏时不会产生具有危险的碎片，从而降低或避免了对人员和车辆的损害。

复合材料气瓶的优化设计

单层组成的，层与层之间不存在任何滑移，而且层合
板是连续的，假定粘结是很薄的，不考虑其中的剪切变形，像一块单层的材料一样。虽然层合板容易产生耦合效应，即应力引起变形，变形加大应力，但由于
１气瓶的基本结构
目前车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶有
得出了各工况下复合材料气瓶应力分布关系，为复合材料气瓶的优化设计提供了思考和借鉴。
关键词复合材料气瓶；纤维层；应力；有限元
文献标识码：Ａ文章编号：１００９ — ３２８１（２０１４）０４－００２６ — ００３
（４）从图２可以得出气瓶在最小设计爆破压力下纤维缠绕层的最大应力８２５ＭＰａ＜８９９ＭＰａ（纤
璃纤维的性能、复合材料气瓶的轻量化设计等，以做
到安全与经济的更好结合。
参考文献
［１］郭崇志，甘平燕，付小立．复合材料缠绕层缺陷深度对ＣＮＧ一２气瓶强度影响的研究［Ｊ］．压力容器，２０１３，２９（３）：
５一ｌ４．
维抗拉强度保证值与体积含量的乘积），满足安全要
求，为进一步的优化设计提供了空间。
（５）从图３可以得出气瓶在最小设计爆破压力下的内胆最大应力为７３５ＭＰａ不超过内胆材料的抗
存在交叉弹性现象，能使耦合效应降低到最小，忽略不计。由于复合材料层与内筒材料间的接触问题属于

复合材料气瓶的结构、性能和应用研究

复合材料气瓶的结构、性能和应用研究冯刚【摘要】摘要对复合材料气瓶的成型工艺进行介绍,阐述了国内外复合气瓶的应用进展,并介绍了复合材料气瓶的结构和性能研究.【期刊名称】工程塑料应用【年(卷),期】2011(039)007【总页数】3【关键词】关键词复合材料气瓶结构有限元分析压力容器是化工、机械、原子能、轻工、航天、冶金、海洋开发等领域普遍采用的一种重要设备,以往大多采用金属材料加工制造,如钢瓶、钛合金气瓶等[1].为了最大限度地减轻气瓶质量,科技人员开始将金属气瓶转为纤维缠绕的复合材料气瓶[2].1 复合材料气瓶的分类复合材料气瓶一般采用两种分类方法,一是按照应用领域分为:(1)作为天然气燃料汽车的压缩天然气(CNG)贮罐;(2)应用于呼吸器系统,包括背负式呼吸器、小型呼吸器以及逃生用的呼吸面具;(3)应用于航空或航海,主要包括逃生滑梯冲气装置和航空吸氧装置[3].二是按内胆材料和增强材料分类:按内胆材料可分为金属内胆缠绕气瓶和塑料内胆缠绕气瓶;还可按增强材料分为高强玻璃纤维缠绕气瓶、碳纤维缠绕气瓶、芳纶纤维缠绕气瓶.由于铝内胆具有密封性好、抗疲劳能力强、循环寿命长、稳定性高及质量轻等优点,目前在碳纤维缠绕气瓶中得到了广泛的应用[4].2 复合材料气瓶的成型工艺复合材料气瓶的成型包括内衬的制造和纤维增强复合材料层缠绕成型.现以铝内胆碳纤维缠绕复合材料气瓶为例,说明其制造工艺,如图l所示.内衬的制造主要包括金属板热压、拉伸、旋压、热处理、后加工、检验等工序,可以参照GB/T 11640-2001《铝合金无缝气瓶》标准.纤维缠绕成型工艺是指采用连续纤维经过树脂浸胶或采用预浸胶纤维,按照一定的规律缠绕到芯模上,然后在加热或常温下固化,按照一定条件的修整,制成一定形状制品的一种生产工艺.3 国内外复合材料气瓶的应用进展3.1 国外研究进展气瓶的研制己经有50多年的历史,国外对复合材料气瓶的研究最早开始于20世纪50～60年代,主要用于国防和航空、航天领域,如军用飞机喷射系统,紧急动力系统和发动机重新启动应用系统使用的复合材料气瓶,以及航空试验室的氧气罐和导弹系统的压力源[5].制造复合材料气瓶是一项高技术,它吸引了国外技术力量雄厚的纤维缠绕大公司投入力量来开发,如美国著名的火箭及纤维缠绕壳体公司Thiokol公司,美国Brunswick军工企业等.他们利用自身的设备、技术、人才及军工生产方面的经验和优势,试图在气瓶的开发生产中占有一席之地,无疑这将推动气瓶制造技术快速发展[6].早期的复合材料气瓶采用玻璃纤维浸渍环氧树脂缠绕于橡胶内胆上,虽然其质量比钢质气瓶轻,但由于玻璃纤维复合材料的强度及静态疲劳寿命较低,气体渗透率较大,设计时需要采用较高的安全系数[7]才能保证其可靠性.20世纪60年代,复合材料气瓶中开始使用金属内胆.如果内胆足够厚,允许纤维全缠绕或环向缠绕增强,那么采用金属内胆的复合气瓶渗透率要比采用橡胶内胆的气瓶低得多,但前者的疲劳寿命却受到限制[7].20世纪70年代,复合材料气瓶在商用系统中的应用大大增加,玻璃纤维和芳纶纤维缠绕于铝内胆或钢内胆上[7],用于消防呼吸器和民用飞机滑梯充气,以及相类似的气瓶用于海军救生筏充气.3.2 国内研究进展和现状我国研究气瓶开始比较晚,在新材料的应用上经历了和国外相似的历程,目前国外有的新材料我国大都有产品或正在进行研制.但是我国研制的气瓶品种单一、性能较差、制造工艺和设备相对较为落后,这和我国的基础工业水平较差和工艺水平落后有着很大关系.目前我国除玻璃纤维/环氧复合材料气瓶进行工程应用外,其它类型的纤维增强复合材料气瓶虽然也开展了大量研究,但离工程化应用还有很大距离.现有的高性能有机纤维、碳纤维还需依靠进口,这也制约了我国复合材料气瓶技术的发展[8].在我国,有很多公司和院校投入大量资金和人力对复合材料气瓶进行各方面的研究.目前国内复合材料气瓶的生产单位主要有北京天海工业有限公司、西安向阳气瓶有限公司、四川自贡格瑞复合材料公司、沈阳中复科金压力容器有限公司和北京航空制造工程研究所.其中北京天海工业有限公司能设计、生产种类繁多的气瓶,已有7条生产线,年产100万只气瓶.其中一条就是从美国引进的纤维缠绕气瓶及呼吸气瓶生产线.该公司生产车用压缩天然气、机动车用液化石油气钢瓶和缠绕气瓶.钢质缠绕气瓶已取得美国NGV2-2000标准设计和制造许可证.现在市面出租车上所用的CNG气瓶,多是"天海"的钢质内胆外加环向纤维缠绕形式的气瓶.纤维采用的是玻璃纤维,基体用环氧树脂.沈阳中复科金压力容器有限公司的主导产品有碳纤维缠绕气瓶和缠绕气瓶用铝合金内胆.仅铝合金内胆而言,从1.4 L到20 L就有14个规格之多.四川自贡格瑞复合材料公司引进德国BSD设备和技术,于2000年6月生产CNG复合材料气瓶,年生产能力为5万只(按复合材料气瓶计算).自贡久大盐业集团公司、中国节能投资公司、哈尔滨玻璃钢研究所等为该公司的股东.哈尔滨玻璃钢研究所能提供四工位微机控制的气瓶专用缠绕机[9-10].另外国内的一些高校也投入到复合材料气瓶的研究中,哈尔滨工业大学下属的复合材料研究所,在气瓶复合材料层的黏弹性结构关系上做了大量研究,综合考虑了固化度、化学反应热、纤维张力、树脂黏度和固化反应等因素对外纤维缠绕层的影响,建立了固化过程中树脂的流动模型,并根据复合材料特有的性质建立了合理的气瓶模型.南京航空航天大学对全复合材料气瓶做了市场考察,在技术可行性方面提出全复合材料气瓶的关键技术是疲劳设计技术和制造技术.北京玻璃钢研究院在全复合材料气瓶的研制方面,将内胆采用了变壁厚的设计,使气瓶结构更加合理.另外武汉理工大学有自行研制的张力、含胶量微机控制系统;有高压气瓶纤维缠绕设备和工艺一体化制造技术.四川大学科技园也发出复合材料高压(CNG 气瓶)容器生产线招商消息.4 国内外复合材料气瓶性能和结构的研究情况目前,国外复合材料气瓶的研究主要集中在对复合材料本身的性能及容器本身的各种极限问题的研究上.Krikanov[11]采用数值方法,考虑了封头强度必须由螺旋缠绕层来提供,并用层合板参数进行了压力容器优化,并结合实验进行了优化设计.M.W.K.Rosenow[12]利用经典层合理论分析了薄壁复合容器的缠绕角度在15°～85°之间变化时的应力应变;对于环向应力和轴向应力之比等于2的圆筒形容器,均衡性缠绕角最优值为55°.M.Z.Kabir[l3]把内衬视为理想塑性材料,而缠绕层视为弹性材料,研究了容器的等应力封头应力分布,同时又利用接触单元研究了纤维层与内衬界面应力分布问题.Adali等[l4]则应用弹性理论和Tsai-Wu破坏准则来计算容器的最大破坏压力,在此基础上采用鲁邦多维法进行了优化分析.Chamis等[15]研究了复合容器的断裂破坏问题.Ahlstrom[16]研究了复合容器的形状优化问题,并优化了纤维缠绕角.Martin[17]利用膜应力理论对复合容器进行了优化设计.国内的研究主要在结构设计以及数值模拟方面.陈汝训[18]对复合材料压力容器进行了设计,给出了具有衬里的纤维缠绕压力容器纤维厚度的设计计算方法;通过对具有内衬的压力容器的分析,提出了如果内衬选取塑性性能较高的材料时,可实现内衬和纤维缠绕壳体同时破坏,以提高壳体的承载能力;并指出对于具有内衬的厚壁纤维缠绕压力容器的分析是不能采用网格理论的.许贤泽等[19-20]对纤维缠绕复合材料气瓶壳体进行了弹性和弹塑性分析.刑志敏[9]分析了气瓶的弹性力学几何方程、气瓶的内力等;采用非电量电测法分别对复合材料气瓶和内衬铝胆的应变进行测试,并得出其应变分布曲线,分析出复合材料气瓶在压力加载下的轴向应变和环向应变主要发生在筒身部分,在封头和过渡区域的应变比较小;并利用AN-SYS对复合材料气瓶及其铝胆进行建模和分析计算,得出铝胆的工作应力水平是影响复合材料CNG气瓶工作性能的关键因素之一.许贤泽和刑志敏还对气瓶的破坏机理进行了探究和分析.苏文献等[21]对CNG燃料汽车气瓶进行了水压试验,同时进行了爆破试验,预测出该气瓶的实际爆破压力.结果证明,有限元分析结果与实际情况吻合得较好.嵇醒等[22-23]讨论了对复合材料气瓶采用预紧工艺的必要性及其实现方法,并使用有限元分析软件分析了预紧压力对工作压力下气瓶应力的影响,得出预紧压力可以降低工作压力下气瓶的应力水平和提高气瓶的疲劳寿命[24].5 结语复合材料气瓶属于朝阳产业,目前正方兴未艾.国内外在复合材料气瓶的研究方面都投入了很大的人力和物力,我国的复合材料气瓶产业刚刚起步,目前还存在很多问题.但是我国的纤维缠绕技术有深厚的根基,把纤维缠绕技术和其它技术相结合,另外加强Ansys软件在复合材料气瓶方面的应用,在不久的将来便会收获成就和喜悦.参考文献[1]王明寅,刘文博,王士巍,等.复合材料高压氮气气瓶的结构设计与试验分析[J].纤维复合材料,2003,32(2):53-54.[2]赵颖.复合气瓶的界面及缠绕方式研究[D].辽宁:辽宁工程技术大学,2002.[3]解越美,谭轶谦.复合材料气瓶在美国的现状及发展[J].锅炉压力容器安全技术,2002,24(6):15-17.[4]张克铜.空气呼吸器复合气瓶及定期检验[J].中国个体防护装备,2009,17(5):40-44.[5]周海成,阮海东.纤维缠绕复合材料气瓶的发展及其标准情况[J].压力容器,2004,21(9):32-36.[6]张璇.铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶结构分析与研究[D].长沙:国防科技大学,2007.[7]Vey R,Cederbergar,Schimentijd.Design and analysis techniques for composite pressure tankage with plastically operating aluminum liners,AIAA29022345[R].New York:AIAA,1990.[8]张洁.国内复合材料气瓶发展及气瓶标准概况[J].纤维复合材料,2007,36(3):39-42.[9]邢志敏.复合材料CNG气瓶的力学性能研究[D].北京.北方工业大学,2005.[10]周海成,阮海东.纤维缠绕复合材料气瓶的发展及其标准情况[J].压力容器,2004,21(9):32-36.[11]Krikanov.Minimum weight design of pressure vessel with constraints on stiffness and strength[C].Proceedings of the 10th ASC Technical Conference on Composite material.Santa Monica,CA,1995:107-113. [12]Rosenow M W K.Wind angle effects in glass fiber-reinforced polyester filament wound pipes[J].Composite,1984,15:144-152.[13]Kabir M Z.Finite element analysis of composite pressure vessels witha load sharing metallic liner[J].Composite Structrues,1992,20(1):53-62.[14]Adali,Sarp.Optimization of multilayered composite pressure vessels using exact elasticity solution[C].American Society of Mechanical Engineers,Pressure Vessels and Piping Division,1996,1302:203-212. [15]Chamis,Christos C.Progressive fracture and damage tolerance of composite pressure vessels[J].Journal of Advanced Material,1998,30(1):22-26.[16]Ahlstrom.Shape optimization of openings in composite pressure vessels[J].Composite Structures,1992,20(1):53-62.[17]Martin.Optimal design of filament wound composite pressure vessels[C].Proceedings of the International Offshore Mechanics andArctic Engineering Symposium,1998:25-29.[18]陈汝训.复合材料天然气气瓶设计的几个问题[J].宇航材料工艺,2001,31(5):55-57.[19]许贤泽.纤维缠绕复合材料壳体设计[D].武汉:武汉理工大学,2001.[20]胡俊.具有承载内衬的FW厚壁容器的结构分析[D].武汉:武汉理工大学,2003.[21]苏文献,祝彦寿,马宁,等.车用压缩天然气全缠绕复合材料气瓶强度试验及数值模拟[J].上海理工大学学报,2010,32(2):174-178.[22]嵇醒,顾星若.碳纤维缠绕铝内胆气瓶的有限元应力分析[J].中国气瓶,2002,38(l):31-32.[23]黄再满,蒋鞠慧,薛忠民,等.复合材料天然气气瓶预紧压力的研究[J].玻璃钢/复合材料,2001,28(9):29-32.[24]李鹏.全缠绕复合气瓶有限元参数化研究[D].武汉:武汉理工大学,2007.。

碳纤维缠绕车载CNG气瓶设计及有限元分析

碳纤维缠绕车载CNG气瓶设计及有限元分析近年来由于环境污染和石油匮乏等原因,我国正大力推动压缩天然气(Compressed natural gas,CNG)汽车的发展,车载CNG气瓶作为汽车的关键储能部件需求量也越来越大。

复合材料具有良好的力学性能,其比强度和比刚度远高于金属材料,而且具有使用寿命长和设计性强的特点,使得复合材料CNG气瓶成为车载高压气瓶研究领域的热点之一。

这类气瓶能够很好地发挥复合材料的特性,应用前景十分广阔。

随着复合材料气瓶的推广,相信会在节约能源、改善生态环境等方面发挥重要作用。

本文分别介绍内衬和纤维增强层的成型工艺,并对缠绕成型工艺中常用的几种工艺方法进行简要介绍,为后续复合材料气瓶的设计提供工艺基础。

接下来介绍了复合材料力学的基础知识和几种常用的失效形式为气瓶的有限元分析提供理论依据。

应用薄膜理论和网格理论推导得到内衬和纤维缠绕层的计算公式,完成70L铝合金内衬复合材料气瓶的结构设计。

运用ABAQUS软件对设计的复合材料气瓶进行力学分析,按照铝内衬全缠绕碳纤维增强复合气瓶的基本要求(DOT-CFFC)对设计方案进行验证。

本文设计了两种不同加载方案,方案二在方案一中已有的工况基础上增加自紧压力和零压力工况,通过对方案一和二的结果进行对比,验证气瓶制作完成后进行自紧处理的必要性。

基于最大应力准则和Hashin失效准则对复合材料气瓶的纤维层进行校核。

基于最大应变失效准则预测气瓶发生爆破的临界压力。

通过分析,经过自紧处理的气瓶在工作压力下内衬的应力水平下降19%,证明为提高气瓶的使用寿命对气瓶进行自紧处理是十分必要的。

自紧处理后气瓶在各种工况下能够达到DOT-CFFC的要求,证明设计方案是可行的,能够用于实际生产中。

当自紧压力为43MPa时,内衬的应力水平是最低的。

基于最大应力失效准则和Hashin失效准则校核纤维层的安全性,利用最大应变失效准则预测气瓶的爆破压力为125MPa,爆破压力是工作压力6倍左右,气瓶在使用过程中安全系数较高。

复合材料气瓶的结构、性能和应用研究

种生产工艺。３国内外复合材料气瓶的应用进展
３１国外研究进展．
金、洋开发等领域普遍采用的一种重要设备，海以往大多采用金属材料加工制造，钢瓶、合金气瓶如钛
等。为了最大限度地减轻气瓶质量，技人员开科
负式呼吸器、型呼吸器以及逃生用的呼吸面具；小
气瓶的研制己经有５０多年的历史，国外对复合
材料气瓶的研究最早开始于２０世纪５６Ｏ～０年代，
主要用于国防和航空、航天领域，军用飞机喷射系如统，急动力系统和发动机重新启动应用系统使用紧
公司，国Ｂｕｓｉ美ｒｎｗｃ工企业等。他们利用自身ｋ军
的设备、术、才及军工生产方面的经验和优势，技人
试图在气瓶的开发生产中占有一席之地，疑这将无
复合材料气瓶的成型包括内衬的制造和纤维增
数才能保证其可靠性。
合材料气瓶为例，明其制造工艺，图ｌ示。内说如所衬的制造主要包括金属板热压、伸、拉旋压、热处理、
后加工、检验等工序，以参照Ｇ／１４２０可ＢＴ１６０— ０１
外技术力量雄厚的纤维缠绕大公司投入力量来开发，如美国著名的火箭及纤维缠绕壳体公司Ｔｉｏｈｏｌｋ

复合材料CNG气瓶的力学性能研究

复合材料CNG气瓶的力学性能研究近年来，随着环境保护意识的增强和对替代能源的需求日益增加，压缩天然气（CNG）作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到人们的关注。

由于CNG具有高能量密度和低污染排放的特点，被广泛应用于汽车、工业和家庭等领域。

CNG气瓶作为储存CNG的重要装置，在使用过程中承受着巨大的压力。

传统的CNG气瓶主要由金属材料制成，如钢材和铝材。

然而，金属材料存在一些缺点，如重量大、易受腐蚀、不易成型等。

为了克服这些问题，复合材料CNG气瓶应运而生。

复合材料CNG气瓶由纤维增强材料和树脂基体材料组成，具有重量轻、高强度、耐腐蚀等优点。

本研究旨在探究复合材料CNG气瓶的力学性能，为其在实际应用中提供理论依据和技术支持。

首先，我们选取了几种常见的复合材料，如碳纤维增强聚合物基复合材料和玻璃纤维增强聚合物基复合材料。

然后，通过实验方法对这些材料进行了力学性能测试。

我们测量了它们的拉伸强度、压缩强度、弯曲强度等参数，以评估其力学性能。

实验结果表明，复合材料CNG气瓶具有较高的强度和刚度，可以承受较大的压力和载荷。

与传统的金属气瓶相比，复合材料CNG气瓶具有更低的重量，可以减少汽车的整体重量，提高燃油效率。

此外，复合材料具有良好的耐腐蚀性能，可以延长气瓶的使用寿命。

然而，复合材料CNG气瓶也存在一些问题需要解决。

首先，复合材料的制造成本较高，需要进一步降低成本，以提高其竞争力。

其次，复合材料的破损难以修复，一旦发生破损，可能导致气瓶失效。

因此，我们需要研究复合材料气瓶的修复方法，以提高其可靠性和可维修性。

综上所述，复合材料CNG气瓶具有良好的力学性能，是一种理想的CNG储存装置。

然而，还需要进一步研究和改进，以满足不同应用场景的需求，并解决其存在的问题。

相信随着技术的不断进步，复合材料CNG气瓶将在未来得到更广泛的应用。

复合材料紧缩天然气车用气瓶

复合材料紧缩天然气车用气瓶1、项目背景1.1 CNG气瓶介绍紧缩天然气（CNG－Compressed Natural Gas）作为汽车动力源已有几十年历史。

作为CNG 贮存容器的气瓶是CNG动力的关键部件。

1.1.1CNG气瓶利用要求CNG气瓶的利用条件在CNG容器的标准中都有明确规定：CNG气瓶利用寿命不超过20年；CNG 气瓶的工作压力：车用气瓶为20MPa，站用瓶为25MPa。

设计平安系数为2.25～3.0。

其设计的利用温度为15℃。

由于环境温度的转变，当温度升高时，许诺其工作压力达到125%；气体压力循环的最大数量为750～1000次/年。

汽车运行时的外部环境温度可在-40℃～+82℃之间转变，容器内所包括的气体温度不超过57℃。

按NGV的要求，紧缩天然气的杂质和其它有害气体含量的规定为：HS和硫化物的分压最大2S的含量小于20Ppm，不合有甲醇；水蒸气含量为：在车辆工作的特定的地理位为344.5Pa，或H2置，紧缩天然气的气体压力下，燃料罐内无水蒸气冷凝发生。

美国消防协会规定，在站用瓶的储气的分压为0.048MPa。

条件下，水蒸气含量为16mg/m3（15℃，15MPa），并规定CO21.1.2 CNG气瓶的资质认证CNG气瓶的资质认证实验用于证明气瓶的设计在其利用寿命范围内是不是是平安的。

关于每一个新设计的气瓶要求进行内容普遍的实验进程和实验项目；可是为了修正已有的气瓶设计，那么可采纳简化的实验运行。

资质认证实验的具体实验项目如下：（1）水爆实验：该项实验要紧用于验证各类容器的设计是不是大体正确，关于钢质气瓶，实验其平安系数的大小是不是与设计的一致；关于纤维复合材料增强的各类气瓶，还将验证其增强复合材料的应力比。

（2）室温循环实验：该项实验要紧用于证明CNG容器或内衬知足其利用寿命要求而不发生泄漏，同时也为了证明气瓶是不是具有平安破坏的特点，即在破裂前发生泄漏。

（3）环境循环实验：该项实验要紧用于查验CNG容器或内衬是不是能够经受在利用条件下可能碰到的各类流体如酸、碱等溶液的侵害；酸性溶液对玻璃纤维和芳纶纤维增强的复合材料性能具有明显的阻碍，其它液体也会侵蚀增强纤维和树脂基体；压力循环将会增进基体树脂的裂纹张开：从而有助于流体溶入复合材料层内。

车用压缩天然气复合材料气瓶研制

车用压缩天然气复合材料气瓶研制
杨卫国;徐焕恩
【期刊名称】《天然气工业》
【年(卷),期】1998(018)002
【摘要】车用压缩天然气（ＣＮＧ）储气瓶有全钢（ＮＧＶ２－１），或铝内衬加筒身段环向纤维增强复合材料气瓶（ＮＧＶ２－２），钢或铝内衬加外层整体纤维增强复合材料气瓶（ＮＧＶ２－３）和塑料内衬加纵环向纤维增强复合材料气瓶（ＮＧＶ２－４）４种类型。

复合材料气瓶中，ＮＧＶ２－４复合材料气瓶代表未来压缩天然气储气装置的发展方向。

文中介绍了这３种ＣＮＧ复合材料气瓶内衬和增强纤维的基本技术要求，复合材料气瓶的性能试验项目
【总页数】3页(P73-75)
【作者】杨卫国;徐焕恩
【作者单位】西安向阳航天工业总公司;西安向阳航天工业总公司
【正文语种】中文
【中图分类】U469.75
【相关文献】
1.大型碳纤维复合材料气瓶在压缩天然气储运领域中的研制与应用进展 [J], 田振生;贾晓龙;柳柏杨;李武胜;刘常清;杨晓峰;杨小平
2.大型碳纤维复合材料气瓶在压缩天然气储运领域中的研制与应用进展 [J], 白洁;宇秋红
3.车用压缩天然气全复合材料气瓶缺陷分析 [J], 雷闽;李文春;梁勇军
4.车用压缩天然气全缠绕复合材料气瓶强度试验及数值模拟 [J], 苏文献;祝彦寿;马宁;李霁
5.汽车用压缩天然气混合器的研制 [J], 唐晓智
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复合式天然气瓶缠绕工艺研究_任鹏刚

压力上限为 30 MPa , 下限为 2 MPa , 循环次数不小于
8000 次。
(2)缠绕工艺参数设计
复合式气瓶的结构尺寸示意图如 1 所示。
由壳体受力分析可知 :
p = σt R
t = pR σ
(1)
作者简介 :任鹏刚 , 1972 年生 , 在读博士研究生 ;研究方向为高性能树脂基复合材料的工程应用。地址 :(710072)西安市友谊西路 127 号。电话 :13991363946 。E-mail:rengpenggang_ll@sina .com
第 24 卷第 3 期天然气工业工程建设
表 2 JX -9 型胶粘剂与不同材料的拉剪性能对比
性能钢 — 钢
拉剪 (MPa)
平均值(MPa)
11 .35 11 .79 12 .08 12 .83 13 .07 12 .24
助模具的方法实现纵向缠绕 , 但这无形中增加了生产成本及生产工序 , 难以实现批量生产的要求 , 为此 , 采用钢胆内侧粘贴弹性层 +环向缠绕 +特殊纵向层的方法来实现。在此基础上笔者对弹性层厚度及缠绕工艺进行了改进 , 在环向层间加入两层特殊纵向层 , 主要是轴向增强以阻止复合材料环向开裂(见表 3), 将橡胶片
· 130 ·
胀系数(CTE)、弹性模量及延伸率不同 , 复合材料金属内胆的界面层常会因为温度变化(主要为固化过程及使用环境的温度变化)及载荷的变化而产生过大的应力 , 致使外增强的复合材料层与金属内胆分层 , 在气瓶承载过程中 , 内胆与外增强层不能作为一个整体同时受力 , 常常会发生复合材料层与钢胆的分层。因此必须加入中间缓冲层。为此 , 在复合材料与金属胆之间增加了 9121 橡胶弹性层。为保证橡胶弹性层与钢内胆间的良好粘合 , 选用了性能优异的 JX -9 胶粘剂。 JX -9 型胶粘剂同 45 #钢 —45 #钢片、45 #钢 —生 9121 橡胶片及 45 #钢 —熟 9121 橡胶片之间的拉剪性能测试结果见表 2 。由表 2 可知 , JX -9 胶粘剂同 45 #钢间的粘接

复合材料缠绕层缺陷深度对CNG-2气瓶强度影响的研究

关键词：复合材料；缠绕层；气瓶；缺陷；应力分析
中图分类号：ＴＨ１４５；ＴＧ４３５；ＴＢ３３４文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ４８３７（２０１３）０３— ０００５—１０
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ４８３７．２０１３．０３．００２
ＩｎｌｆｕｅｎｃｅｏｎＳｔｒｅｎｇｔｈｏｆＣＮＧ一２ＣｙｌｉｎｄｅｒｗｉｔｈＦｌａｗ
ＤｅｐｔｈｉｎＣｏｍｐｏｓｉｔｅＬａｙｅｒ
ＧＵＯＣｈｏｎｇ —ｚｈｉ，ＧＡＮＰｉｎｇ —ｙａｎ，ＦＵＸｉａｏ—ｌｉ
０引言
复合材料纤维缠绕层是气瓶安全使用的重要保障。然而在长期的实际使用中，气瓶的复合材料
缠绕层经常由于碰撞、划伤等情况出现缠绕层缺陷。近年来，国内发ｔ：Ｂｙｂｕｉｌｄｉｎｇｕｐａｎａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｍｏｄｅｌｐａｔｈｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
ａｎｄｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆＣＮＧ — －２ｃｙｌｉｎｄｅｒｓｗｉｔｈａｇｉｖｅｎｌｅｎｇｔｈａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｆｅｃｔｄｅｐｔｈｓａｒｅｒｅ－・ｓｅａｒｃｈｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄｖｉａｕｓｉｎｇｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｙ．ｇＩｔｉｓｆ０ｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｗｉｎｄｉｎｇｌａｙｅｒｄｅｆｅｃｔｄｅｐｔｈｈａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｌｕｆｅｎｃｅｏｎｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｉｎｎｅｒｂｏｄｙｓｔｒｅｎｇｔｈｕｎｄｅｒｒａｎｇｅｏｆｗｉｎｄｉｎｇｄｅｆｅｃｔａｎｄｉｔｓｗｏｒｋｉｎｇｓａｆｅｔｙｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅ．Ｉｔｉｓａｌｓｏｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｐｅｒｆｏｍａｒｎｃｅｏｆｃｙｌｉｎｄｅｒｌｉｎｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｓａｗａｙｆｒｏｍｔｈｅｄｅｆｅｃｔｓｉｔｅ，ｉｓａｌｍｏｓｔｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｆｔｈｅｄｅｆｅｃｔｄｅｐｔｈｏｆｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇｌａｙｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｌａｙｅｒ；ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ；ｌｆａｗ；ｓｔｒｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓ

复合材料气瓶

英语作文下册第三单元范文In the fast-paced global village, cross-cultural communication has become an integral part of our daily lives. From the smallest interactions to larger-scale collaborations, understanding and respecting cultural differences are crucial for successful outcomes. My own experience with cross-cultural communication occurred during a visit to Japan, an encounter that left a lasting impression on me.Japan, a country rich in history and tradition, presents a unique challenge for those unfamiliar with its culture. During my visit, I was invited to participate in a business meeting with a Japanese company. As an American, I was nervous about making any cultural faux pas that could potentially harm the relationship between our two parties. Prior to the meeting, I did my best to prepare by reading about Japanese business etiquette and protocol. I learned that in Japan, punctuality is taken very seriously, so I made sure to arrive early. I also dressed in a more conservative business suit, as I understood that this was the norm for such occasions.When the meeting began, I was immediately struck by the formality and respect shown towards authority figures. The Japanese participants were extremely polite, often bowing their heads and using respectful language when addressing their superiors. As a foreigner, I felt slightly out of place, but I did my best to follow their lead and adapt to the culture.During the discussion, I noticed that the Japanese participants were very direct and to the point. They tended to avoid small talk and focused instead on the main issues at hand. This was a stark contrast to the more casual and indirect communication style I was accustomed to in the United States. I had to adjust my communication style to match theirs, which required a conscious effort to bedirect and concise.Despite the initial difficulties, I gradually felt more comfortable as the meeting progressed. I realized that by respecting their culture and adapting my communication style, I was able to establish a connection with my Japanese counterparts. We were able to have a productiveconversation, and I even received some valuable feedback on my company's products and services.Looking back on my experience in Japan, I realize that cross-cultural communication is not just about speaking a different language; it's about understanding and respecting the values, beliefs, and behaviors that underlie that language. It requires patience, openness, and thewillingness to embrace differences. Through this experience, I learned that effective cross-cultural communication can lead to deeper understanding and stronger relationships, even in the midst of significant cultural differences.**跨越文化的障碍：一次难忘的跨文化交流经历**在全球化的今天，跨文化交流已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。

复合材料气瓶

复合材料气瓶复合材料气瓶是一种利用复合材料制造的轻质、高强度的气体容器，广泛应用于航空航天、汽车工业、船舶及能源等领域。

复合材料气瓶相比传统的金属气瓶具有重量轻、耐腐蚀、抗疲劳等优点，因此备受青睐。

本文将从复合材料气瓶的材料特性、制造工艺、应用领域和发展趋势等方面进行介绍。

首先，复合材料气瓶的材料特性是其制造的关键。

复合材料气瓶通常采用碳纤维、玻璃纤维、环氧树脂等材料制成，这些材料具有高强度、高模量、耐腐蚀等特点，能够满足气瓶在高压下的使用要求。

与传统的金属气瓶相比，复合材料气瓶的重量轻，可以减轻整体重量，提高航空航天器的载荷能力，降低燃料消耗，具有显著的经济效益。

其次，复合材料气瓶的制造工艺也是至关重要的一环。

制造复合材料气瓶的工艺包括预制壳体、成型、固化、表面处理等多个环节。

在预制壳体阶段，需要精确控制材料的配比和层压工艺，以确保气瓶的强度和密封性。

在成型和固化阶段，需要控制温度、压力等参数，以保证气瓶的内部结构和性能。

此外，表面处理也是关键的一步，可以提高气瓶的耐腐蚀性能和美观度。

复合材料气瓶在航空航天、汽车工业、船舶及能源领域有着广泛的应用。

在航空航天领域，复合材料气瓶被广泛应用于飞机、卫星等载具中，可以提高载具的有效载荷和航程。

在汽车工业中，复合材料气瓶可以用于汽车燃气系统，提高汽车的安全性和经济性。

在船舶及能源领域，复合材料气瓶可以用于储存天然气、液化石油气等清洁能源，有助于减少环境污染。

最后，复合材料气瓶在未来的发展趋势中具有巨大的潜力。

随着航空航天、汽车工业的快速发展，对轻质、高强度气瓶的需求将不断增加。

同时，随着复合材料制造技术的不断进步，复合材料气瓶的制造成本将逐渐降低，促进其在更多领域的应用。

因此，复合材料气瓶有望成为未来气体容器领域的主流产品。

综上所述，复合材料气瓶具有重量轻、高强度、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、汽车工业、船舶及能源等领域。

随着技术的不断进步，复合材料气瓶的应用前景将更加广阔。

cng气瓶调研报告

cng气瓶调研报告篇1CNG储气瓶组行业环境分析：行业环境是对企业影响最直接、作用最大的外部环境。

CNG储气瓶组行业结构分析：行业结构分析主要涉及到行业的资本结构、市场结构等内容。

一般来说，主要是行业进入障碍和行业内竞争程度的分析。

CNG储气瓶组行业市场分析：主要内容涉及行业市场需求的性质、要求及其发展变化，行业的市场容量，行业的分销通路模式、销售方式等。

CNG储气瓶组行业组织分析：主要研究行业对企业生存状况的要求及现实反映，主要内容有：企业内的关联性，行业内专业化、一体化程度，规模经济水平，组织变化状况等。

CNG储气瓶组行业成长性分析：是指分析行业所处的成长阶段和发展方向。

当然，这些内容还只是常规分析中的一部分，而在这些分析中，还有不少一般内容和特定内容。

例如，在行业分析中，一般应动态地进行行业生命周期的分析，尤其是结合行业周期的变化来看公司市场销售趋势与价值的变动。

CNG储气瓶组纵深研究CNG储气瓶组行业研究分为一般性研究和专业性研究、浅表性研究和纵深研究，只有进行纵深研究才能真正发现公司的价值形成和来源构成。

进行行业的纵深研究，必须在深入调查的基础上进行大量的基础研究和实证分析。

例如，不同行业间的技术传递和转移过程，是直接关系到不同行业的兴衰和转化的过程，对于这一问题的研究，就是纵深研究的范围。

cng气瓶调研报告篇2国际标准ISO 11439《车用压缩天然气气瓶》1999年的草案中规定为20年，到该标准2000年正式公布时，调整为15年。

至于钢瓶检验周期， ISO 11439则规定为3年;对于复合材料缠绕气瓶，国外大多数国家均按ISO 11439-2000规定，将使用寿命确定为15年，将检验周期确定为3年。

GB 17258-1998《汽车用压缩天然气钢瓶》中未对其使用寿命作出规定，而实践中一般是按10年作报废处理。

2003年8月，北京天海工业有限公司的企业标准Q/JBTHB014-2003《汽车用压缩天然气钢瓶定期检验与评定》作出了明确规定：“对使用期超过5年的出租车及使用期超过10年的其他车辆用钢瓶，登记后不予检验，按报废处理。

《专业综合实践》设计报告---300L加氢站用复合气瓶的结构设计

《专业综合实践》设计报告300L加氢站用复合气瓶的结构设计摘要为了准确预测复合材料气瓶外层碳纤维缠绕的缠绕方式，采用理论分析、数据处理和软件模拟相结合的方式，提出了一种碳纤维缠绕复合材料气瓶铺层设计方法。

根据设计结果，基于Excel软件进行了设计指标150ＭPa的金属内胆复合材料气瓶数据处理，分析了气瓶复合材料层在理论上不同缠绕角度和层数所承受的爆破压强，预测了成品纵向总爆破压强为151.79ＭPa，环向总爆破压强为154.50ＭPa，螺旋向层数为44，环向层数为64，总层数为108层。

采用ESACOMP软件，进行了复合材料铺层设计并对复合材料气瓶铺层设计进行了核算，从而预测了气瓶最终缠绕角度、缠绕层数和缠绕顺序，确定了最终结果为纵向总爆破压强为151.79ＭPa，环向总爆破压强为163.03ＭPa，螺旋向层数为44，环向层数为68，总层数为112层。

进行了多角度缠绕模拟仿真，仿真结果表表明：气瓶在设计缠绕角度为8.62°、12°、18°、24°、32°、40°、48°的情况下均可顺利进行缠绕，验证了理论数据能够满足生产要求。

关键词：碳纤维缠绕；储氢气瓶；软件模拟；数据处理；模拟仿真目录设计任务书............................................................................................... 错误!未定义书签。

内容摘要. (1)一．高压储氢气瓶国内外研究进展情况 (3)（一）储氢气瓶历史及优势 (3)（二）储氢气瓶的国内研究成果 (5)（三）储氢气瓶的国际研究成果 (6)（四）纤维缠绕方法 (7)（五）储氢气瓶材料 (8)二．储氢高压复合材料气瓶设计指标 (14)三．储氢高压复合材料气瓶强度设计 (14)（一）储氢高压复合材料气瓶的网格理论公式推导 (14)（二）储氢高压复合材料气瓶的厚度估算 (15)（三）储氢高压复合材料气瓶的铺层设计及强度核算 (16)四．ESACOMP 软件进行复合材料气瓶筒身段强度核算 (15)（一）ESACOM软件演示 (15)（二）分析及讨论 (27)五．复合材料气瓶缠绕模拟仿真 (28)（一）缠绕仿真 (28)（二）分析讨论 (31)六．总结 (32)一．高压储氢气瓶国内外研究进展情况（一）储氢气瓶历史及优势建立“脱碳”社会，减缓因传统化石燃料带来的全球气候变暖、海啸等气候灾害，已成为国际社会的广泛共识。

大型碳纤维复合材料气瓶在压缩天然气储运领域中的研制与应用进展_田振生

62 2013 年 8 月大型碳纤维复合材料气瓶在压缩天然气储运领域中的研制与应用进展
大型碳纤维复合材料气瓶在压缩天然气储运领域中的研制与应用进展
1 2* 2 2 田振生，贾晓龙，柳柏杨，李武胜（ 1. 中国石油吉化研究院，吉林 1320211 ； 2. 北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室，北京 100029 ）
FＲP / CM 2013. No. 5
2013 年第 5 期
63 玻璃钢 / 复合材料
2
国际上大型碳纤维复合材料 CNG 气瓶的研制与应用进展
在大型复合材料 CNG 气瓶的研制和开发方面，
（ 1 ） TITAN TM 型气瓶的内衬采用高密度聚乙烯，外壳采用碳纤维环氧树脂缠绕复合材料壳体，具有很好的耐疲劳性能。这种气瓶还有一个卸载天然气的专用接口，由镀镍的碳钢材料制成，具有优异的力学强度和耐腐蚀性能。另外，在气瓶外表面还有聚以提高气瓶的耐磨性能和防水性能。直氨酯涂层，径可达 1. 068m，长度可达 11. 6m，能承受 1 ～ 37. 5MPa 压力下 45000 次压力循环。（ 2 ） TITAN TM 大型气瓶模块由 4 个 TITAN TM 大型气瓶置于专门设计的钢制框架组成，以便于在海上和陆上运输和应用。（ 3 ） Tuffshell 型储存气瓶，由碳纤维缠绕成型，直径达 0. 56m，长度达 3m，工作压力为 20 ～ 70MPa，具有优异的耐疲劳性能和力学性能等，自从 1997 年 2001 年以后用于混就用作海上油气工业的储能瓶，合动力汽车。（ 4 ） Tuffshell 型燃料气瓶的直径达 0. 55m，长度达 3. 1m，工作压力为 20 ～ 70MPa，自 1992 年用作同时有 100000 多个气瓶已经用天然气的高压气瓶，于交通工具，如公交车、卡车、客车、锄草机及其他车辆。 2. 3 加拿大 TransOceanGas 公司加拿大 TransOceanGas 公司最早从事玻璃钢气

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１复合材料ＣＮＧ气瓶的国内外发展情况
计，使气瓶结构更加合理。２０年哈尔滨玻璃钢研０８
究院成功研制复合材料ＣＧ气瓶，Ｎ解决了ＣＧ气Ｎ瓶壳体预紧压力设计和树脂配方设计等关键技术，建立了力学计算模型，确定了纤维缠绕角度、铺层结构的工艺参数Ｊ。
国内较著名的复合材料气瓶生产厂家也对全国外复合材料ＣＧ气瓶的研制已有２几年ＮＯ的历史，一些技术力量雄厚的纤维缠绕大公司已投复合材料气瓶进行了大量研究，发展较快的有北京天海工业有限公司、重庆益峰高压容器有限公司、西安天洁航天科技有限公司。天海工业有限公司现工企业等，这些公司利用自身的缠绕设备、技术，人从美国引进了纤维缠绕气瓶及呼吸气瓶生产线，才及军工生产方面的经验和优势，图占有一席之在国内市面上所用的复合材料缠绕气瓶大多是 “ 试天的产品。“ 峰公司 ” 益主要将产品定位在铝内胆地，这无疑将推动复合材料ＣＧ气瓶制造技术快海 ” Ｎ
Ａｂｓｒｃ：ＴｈｅｅｏｍｅｔｏｏｔａｔｅｄｖｌｐｎｆｃｍｐｓｔｏｉｅＣＮＧｙｉｄｒｔｈｍｅａｄａｒａａｅｅｔｄＴｈｔｕｔｒｎｄｍａｎｃｌｅｓａｏｎｂｏｄｗｓｐｒｓｎｅ．ｅｓｒｃｕｅａｉｎｍａｕａｔｒｎｒｃｓｅｆｃｍｐｓｔｎｆｃｕｉｇｐｏｅｓｓｏｏｏｉＣＮＧｙｉｄｒｒｔｄｅ．ｈａｅｙｉｓｅｎｅｅｏｍｅｔｔｎｓｏｏｅｃｌｅｓｗｅｅｓｕｉｄＴｅｓｆｔｓｕｓａｄｄｖｌｐｎｅｄｆｃｍｐｓｔｎｒｏｉＣＮＧｅ
复合材料ＣＮＧ气瓶的结构设计与研究
高龙士，冯刚
（浙江工业职业技术学院，浙江绍兴３２０）１００
摘要：绍了复合材料压缩天然气（ＮＧ）介Ｃ气瓶的国内外发展情况，车用复合材料Ｃ对ＮＧ气瓶的基本结构及主
要制造工艺进行了研究，阐述了复合材料ＣＮＧ气瓶的安全问题及发展趋势。关键词：复合材料；ＮＧ气瓶；Ｃ结构；制造工艺中图分类号：Ｂ３Ｔ３３文献标识码：Ａ文章编号：０１３３（０２０－０７０１０－５９２１）１０４－４
ｃｌｄｒｒｘｌｉｅ．ｙｉｅｓｎｗｅｅｅｐａｎｄ
Ｋｅｗｏｄ：ｏｏｉｙｒｓｃｍｐｓｔｅ；ＣＮＧｙｉｄｒ；ｓｕｔｒ；ｎｆｃｕｉｇｐｏｅｓｃｌｅｎｔｃｕｅｍａｕａｔｒｎｒｃｓｒ
ＳｒｃｕｒｓｇｎａｎＲｅｅｒｈｎＣＮＧｔｕｔｅＤｅｉｄｓａｃｏＣｏｍｐｏｉｅＣｙｌｎｒｓｔｉｄｅｓ
ＧａｎｓｉｅｇＧａｇｏＬｏｇｈ，Ｆｎｎ
（ｈａｇＩｄｓｙＰｌｅｈｉＣｌｇ，ｈｏｉｇ３２０，ｈｎＺ￣ｉｕｔｏｙｃｎｃｏｌｅＳａｘｎ１００Ｃｉａ）ｎｎｒｔｅ
‘
汽车工业推广压缩天然气（ＮＧ）料，给Ｃ燃这
维缠绕层的影响，建立了固化过程中树脂的流动模
复合材料压力容器带来了新机遇。随着天然气汽车
型，并根据复合材料特有的性质建立了合理的气瓶模型。南京航空航天大学对全复合材料气瓶做了市的发展，复合材料ＣＧ气瓶应运而生。复合材料Ｎ在技术可行性分析方面提出全复合材料气ＣＧ气瓶在汽车运行节能上更具有优势，Ｎ同时其在场考察，受到撞击或高速冲击而发生破坏时 ¨，不会产生具瓶的关键技术是疲劳设计技术和制造技术。北京玻有危险眭的碎片，从而降低或避免了对人员和车辆璃钢研究院将全复合材料气瓶内胆采用变壁厚的设的损害。近年来，随着复合材料原材料成本的降低，成型工艺的不断改进，得复合材料ＣＧ气瓶在使Ｎ国内外广受青睐，尤其在轿车和轻型轿车上的应用极具竞争力。
入力量开发复合材料ＣＮＧ气瓶，美国著名的火如箭及纤维缠绕壳体公司Ｔｉｋｌ美国Ｂｕｓｃｈｏｏ、ｒｎｗｉｋ军
外玻璃纤维缠绕气瓶上。“ 天洁公司” 依托航天用独立研发了全复相比而言，国内对车用复合材料ＣＧ气瓶使固体火箭发动机的纤维缠绕技术，Ｎ用安全性的研究较少，哈尔滨工业大学下属的合材料气瓶。除此之外，北京科泰克科技有限责任
第４卷，１０第期
２１０２年１月
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ｄｉＯ３６／ｉｎ１０—５９２１．１０２ｏ：．９ｊｓ．０１３３．２０，１ｌ９．ｓ０
速发展。
复合材料研究所，在气瓶复合材料层的黏弹性结构