| 致谢 | 第5-6页 |
| 摘要 | 第6-8页 |
| Abstract | 第8-9页 |
| 缩写表和符号表 | 第19-21页 |
| 1 绪论 | 第21-43页 |
| 1.1 前言 | 第21-27页 |
| 1.1.1 氢能发展概述 | 第21-23页 |
| 1.1.2 碳纤维复合材料发展概述 | 第23-26页 |
| 1.1.3 复合材料高压储氢气瓶发展现状 | 第26-27页 |
| 1.2 复合材料气瓶快充温升及热力耦合研究进展 | 第27-30页 |
| 1.2.1 气瓶快充温升效应研究进展 | 第27-28页 |
| 1.2.2 气瓶热力耦合效应研究进展 | 第28-30页 |
| 1.3 复合材料失效分析研究进展 | 第30-35页 |
| 1.3.1 失效分析方法概述 | 第30-31页 |
| 1.3.2 失效准则发展概述 | 第31-32页 |
| 1.3.3 渐进失效研究进展 | 第32-35页 |
| 1.4 复合材料疲劳分析研究方法概述 | 第35-38页 |
| 1.4.1 疲劳失效机理 | 第35-36页 |
| 1.4.2 疲劳寿命预测方法 | 第36-37页 |
| 1.4.3 疲劳累积损伤理论 | 第37-38页 |
| 1.5 目前存在的主要问题 | 第38-40页 |
| 1.6 研究内容与技术路线 | 第40-43页 |
| 1.6.1 研究内容 | 第40-41页 |
| 1.6.2 技术路线 | 第41-43页 |
| 2 复合材料高压储氢气瓶氢环境疲劳试验研究 | 第43-57页 |
| 2.1 引言 | 第43-44页 |
| 2.2 试验系统总体介绍 | 第44-46页 |
| 2.2.1 技术要求 | 第44页 |
| 2.2.2 管路系统 | 第44-45页 |
| 2.2.3 测量控制系统 | 第45-46页 |
| 2.3 试验关键技术研究 | 第46-49页 |
| 2.3.1 复合材料高压储氢气瓶的研制 | 第46-47页 |
| 2.3.2 氢安全保障技术 | 第47-48页 |
| 2.3.3 超高压温度测量 | 第48-49页 |
| 2.4 快速充放氢温度效应试验 | 第49-53页 |
| 2.4.1 充放气过程温度压力变化 | 第50-51页 |
| 2.4.2 气瓶内部和壁面温度变化 | 第51-53页 |
| 2.5 快速充放氢疲劳试验 | 第53-56页 |
| 2.5.1 疲劳试验的参数设定 | 第53-54页 |
| 2.5.2 试验过程的监测措施 | 第54页 |
| 2.5.3 试验结果分析与讨论 | 第54-56页 |
| 2.6 本章小结 | 第56-57页 |
| 3 复合材料储氢气瓶快充温升及热力耦合效应研究 | 第57-85页 |
| 3.1 引言 | 第57-58页 |
| 3.2 温升效应理论分析 | 第58-63页 |
| 3.2.1 充装过程简化模型 | 第58页 |
| 3.2.2 真实气体温升 | 第58-60页 |
| 3.2.3 绝热充装温升 | 第60页 |
| 3.2.4 气瓶壁面传热分析 | 第60-63页 |
| 3.3 温升效应数值分析 | 第63-69页 |
| 3.3.1 参数设定 | 第63-64页 |
| 3.3.2 控制方程 | 第64-65页 |
| 3.3.3 计算模型及验证 | 第65-69页 |
| 3.4 温升效应影响因素研究 | 第69-74页 |
| 3.4.1 充装时间 | 第69-70页 |
| 3.4.2 境温度 | 第70-71页 |
| 3.4.3 起充压力 | 第71-72页 |
| 3.4.4 壁面吸热 | 第72-73页 |
| 3.4.5 预冷充装 | 第73-74页 |
| 3.5 快充过程热力耦合效应研究 | 第74-84页 |
| 3.5.1 热力耦合本构关系 | 第74-77页 |
| 3.5.2 有限元模型与参数设定 | 第77-80页 |
| 3.5.3 结果分析与讨论 | 第80-84页 |
| 3.6 本章小结 | 第84-85页 |
| 4 基于微观力学失效理论的复合材料气瓶渐进失效分析 | 第85-113页 |
| 4.1 引言 | 第85-86页 |
| 4.2 微观力学失效理论 | 第86-93页 |
| 4.2.1 多尺度分析方法 | 第86-87页 |
| 4.2.2 微观力学模型 | 第87-88页 |
| 4.2.3 应力放大因子 | 第88-91页 |
| 4.2.4 微观力学失效准则 | 第91-92页 |
| 4.2.5 宏-微观材料属性分析 | 第92-93页 |
| 4.3 有限元微观力学分析 | 第93-96页 |
| 4.3.1 计算模型及材料参数 | 第93页 |
| 4.3.2 微观力学分析结果 | 第93-96页 |
| 4.4 损伤演化模型 | 第96-99页 |
| 4.4.1 损伤本构关系 | 第96-97页 |
| 4.4.2 线性软化模型 | 第97页 |
| 4.4.3 损伤变量计算 | 第97-98页 |
| 4.4.4 层间失效模型 | 第98-99页 |
| 4.5 有限元渐进失效分析 | 第99-110页 |
| 4.5.1 有限元建模 | 第99-100页 |
| 4.5.2 参数设定 | 第100-102页 |
| 4.5.3 有限元分析流程 | 第102-103页 |
| 4.5.4 渐进失效分析结果 | 第103-110页 |
| 4.6 气瓶液压爆破试验 | 第110-111页 |
| 4.6.1 试验方法 | 第110页 |
| 4.6.2 试验结果 | 第110-111页 |
| 4.7 本章小结 | 第111-113页 |
| 5 基于微观力学分析的复合材料气瓶长周期疲劳寿命预测 | 第113-135页 |
| 5.1 引言 | 第113-114页 |
| 5.2 基于组分强度的复合材料疲劳失效理论 | 第114-118页 |
| 5.2.1 ATM/MMF理论概述 | 第114页 |
| 5.2.2 基体弹性模量曲线的确定 | 第114-115页 |
| 5.2.3 组分疲劳强度曲线的确定 | 第115-116页 |
| 5.2.4 ATM/MMF疲劳分析方法 | 第116-118页 |
| 5.3 ATM/MMF疲劳分析参数确定 | 第118-123页 |
| 5.3.1 基体模量曲线 | 第118-119页 |
| 5.3.2 时-温转换因子 | 第119页 |
| 5.3.3 基体疲劳强度曲线 | 第119-123页 |
| 5.4 气瓶筒体应力计算 | 第123-130页 |
| 5.4.1 位移与变形分析 | 第123-125页 |
| 5.4.2 边界条件 | 第125-126页 |
| 5.4.3 铝内衬弹塑性分析 | 第126-128页 |
| 5.4.4 层板三维刚度矩阵 | 第128-130页 |
| 5.5 ATM/MMF气瓶疲劳分析流程 | 第130-131页 |
| 5.5.1 计算流程 | 第130-131页 |
| 5.5.2 参数设定 | 第131页 |
| 5.6 气瓶疲劳分析结果 | 第131-134页 |
| 5.6.1 应力分布状态 | 第131-132页 |
| 5.6.2 复合材料层疲劳寿命 | 第132-133页 |
| 5.6.3 疲劳试验验证 | 第133-134页 |
| 5.7 结论 | 第134-135页 |
| 6 结论与展望 | 第135-139页 |
| 6.1 主要研究内容与结论 | 第135-136页 |
| 6.2 主要创新点 | 第136-137页 |
| 6.3 展望 | 第137-139页 |
| 参考文献 | 第139-153页 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 | 第153-155页 |
| 作者简介 | 第155页 |