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輕量化和安全性是車載儲(chǔ)氫氣瓶設(shè)計(jì)制造的兩個(gè)重要指標(biāo)，而復(fù)合材料應(yīng)用于氣瓶設(shè)計(jì)制造則是氣瓶輕量化發(fā)展的重要方向。如何在上市之前通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)提前驗(yàn)證塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶在全壽命周期內(nèi)的強(qiáng)度和耐疲勞性能呢？
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來(lái)看看儲(chǔ)氫氣瓶
疲勞失效的原因可能有哪些
Ⅳ型儲(chǔ)氫氣瓶結(jié)構(gòu)主要是由復(fù)合材料層和塑料內(nèi)膽組成，其疲勞斷裂失效可能有以下幾個(gè)原因：
(1)復(fù)合材料層提前失效。承載氣瓶主要應(yīng)力的結(jié)構(gòu)層發(fā)生纖維斷裂、分層或與內(nèi)膽結(jié)合不緊密等導(dǎo)致局部承載力不足。從而使內(nèi)膽局部應(yīng)力較大，高于設(shè)計(jì)應(yīng)力，發(fā)生失效。
(2)塑料內(nèi)膽成型工藝等因素不佳，導(dǎo)致內(nèi)膽材料力學(xué)性能不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
(3)塑料內(nèi)膽存在原始缺陷，使該處在承受內(nèi)壓時(shí)應(yīng)力集中．導(dǎo)致失效。
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常溫液壓循環(huán)試驗(yàn)的意義
和開展方式
常溫液壓循環(huán)試驗(yàn)是一種快速預(yù)估氣瓶充裝壽命的一種試驗(yàn)手段，他相較于常溫氫氣循環(huán)試驗(yàn)試驗(yàn)效率更高，測(cè)試時(shí)間更短，這是由于液體的不可壓縮性所決定的，通常在產(chǎn)品開發(fā)初期和常溫氫氣壓力循環(huán)試驗(yàn)前首先開展常溫液壓循環(huán)試驗(yàn)。
液壓循環(huán)試驗(yàn)測(cè)試是儲(chǔ)氫瓶在進(jìn)入涉氫試驗(yàn)階段之前必不可少的一環(huán)，也是儲(chǔ)氫瓶進(jìn)行使用性能驗(yàn)證的安全保障。
常溫液壓循環(huán)試驗(yàn)用的循環(huán)介質(zhì)應(yīng)為非腐蝕性液體，性能穩(wěn)定，且不會(huì)損壞受試氣瓶開裂后的斷口，如液壓油、水等。循環(huán)壓力下限為2MPa，上限為1.5P。壓力循環(huán)頻率根據(jù)氣瓶容積大小確定，最大不超過(guò)6次每分鐘。標(biāo)準(zhǔn)中要求在循環(huán)壽命Nd內(nèi)不得發(fā)生泄露或破裂，之后循環(huán)至2Nd或至泄漏發(fā)生，氣瓶不得發(fā)生破裂。(P為氣瓶的公稱工作壓力，Nd為氣瓶的設(shè)計(jì)循環(huán)次數(shù))試驗(yàn)曲線見(jiàn)圖1。
圖1試驗(yàn)曲線
常溫壓力循環(huán)試驗(yàn)是為了驗(yàn)證車用儲(chǔ)氫瓶的“未爆先漏”的設(shè)計(jì)模式，即不允許直接破裂或爆破?！奥北憩F(xiàn)形式為裂紋，如圖2瓶體發(fā)生泄漏，而“爆”的表現(xiàn)形式為破口，如圖3瓶肩發(fā)生爆破。無(wú)論儲(chǔ)氫氣瓶的故障模式如何，“未爆先漏”的失效模式這一要求為氣瓶在車輛壽命內(nèi)提供了足夠的安全保護(hù)前提。
圖2 瓶體泄露
圖3 瓶肩破裂
