机械工程学报

作者：骆莱龙, 刘雁鹏, 朱襄宁, 任明法

单位：1. 大连理工大学工程力学系 大连 116024;2. 晋西工业集团有限责任公司防务装备研究院 太原 030027;3. 大连理工大学机械工程学院 大连 116024;4. 高性能精密制造全国重点实验室 大连 116024;5. 辽宁省先进复合材料高性能制造重点实验室 大连 116024

关键词：Ⅳ型储氢气瓶,疲劳分析,高密度聚乙烯内胆,有限元分析；

基金：国家自然科学基金(12272078);科技领军人才团队专题(DUT22LAB503);大连市科技创新基金(2020JJ25CY011)资助项目。

Ⅳ型储氢气瓶内胆的疲劳失效是气瓶服役过程中的一个关键问题。针对此问题，提出了一种Ⅳ型储氢气瓶内胆的疲劳寿命预测方法。该法对试验片的预测结果准确，与试验数据对比误差为18.6%。基于此建立了Ⅳ型储氢气瓶有限元模型，分析了工作压力为1.25 MPa下高密度聚乙烯(High density polyethylene, HDPE)内胆的应力分布及失效部位，探究了不同内胆厚度、缠绕层层数、缠绕层角度下内胆的疲劳寿命。结果显示，储氢气瓶HDPE内胆上的应力集中于直筒段与封头段的连接处；随着内胆厚度增加，内胆的临界疲劳寿命快速增大，当厚度达到8 mm时，内胆完全进入无限寿命状态；当增加额外的螺旋缠绕层时，内胆的临界疲劳寿命也快速增强，且增强效果优于增加额外的环向缠绕层；当缠绕层角度由60°降至45°时，内胆的临界疲劳寿命快速增大至万余次。

来源：2025年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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