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作者：李晋;赵小寇;梁建国;赵春江;冯宁;郭冠宇;
单位：太原科技大学机械工程学院;吕梁学院资源与机械工程系;太原理工大学机械与车辆工程学院;山西电子科技学院智能制造产业学院;
摘要：针对碳纤维缠绕Ⅳ型储氢气瓶不同参数结构性能，根据网格理论对缠绕层进行设计，并对封头缠绕层厚度进行优化，采用渐进损伤模型预测储氢气瓶的爆破压力。在此基础上，探讨长径比、椭球比、极孔率和金属BOSS法兰半径对储氢气瓶应力分布的影响规律。结果表明：有限元模型爆破压力预测值为162.76 MPa，超过157.5 MPa的设计值，采用的铺层方式满足设计要求；增大椭球比可降低气瓶纤维应力，椭球比为1.414时，气瓶的结构最合理；工作压力下，提高长径比和极孔率可降低缠绕层应力；增加金属BOSS法兰半径可降低工作压力下气瓶内衬应力，但法兰半径增大到60 mm以上时，其上表面应力呈上开口抛物线状，未充分发挥中间部分结构性能。研究结果可为碳纤维缠绕Ⅳ型储氢气瓶的实际工程应用提供参考。
关键词：储氢气瓶;;长径比;;应力;;极孔率;;金属BOSS法兰半径
基金资助：国家自然科学基金项目(52075361);; 山西省科技重大专项(20201102003);; 山西省重点研发计划项目(201903D421030);; 吕梁市校地合作重点研发专项(2022XDHZ08);; 山西电子科技学院人才引进科研启动基金项目(2023RKJ017)
