طراحی بهینه ی مخازن تحت فشار کامپوزیتی ساخته شده به روش پیچش الیاف
چکیده
امروزه به دلیل کاهش منابع انرژی فسیلی و بحران انرژی، استفاده از سوخت های جایگزین در خودروها مورد توجه قرار گرفته است. یکی از این سوخت های جدید برای خودروها، گاز هیدروژن می باشد که به دلیل مقدار کم انرژی بر واحد حجم، باید در فشارهای بالا ذخیره شود تا استفاده از آن مقرون به صرفه باشد. به همین دلیل از مخازن با قابلیت تحمل فشارهای بالا در خودروها استفاده می شود که از مهمترین آن ها، مخازن تحت فشار کامپوزیتی است. این دسته از مخازن معمولاً از الیاف بلند و پیوسته به روش پیچش الیاف ساخته می شوند. مخازنی از این دست، دارای انواع مختلفی می باشد که از مهمترین آن ها می توان به مخازن دارای یک لایه ی آستری فلزی اشاره کرد. در این پایان نامه، ابتدا به بررسی روش تولید مخازن تحت فشار کامپوزیتی پرداخته می شود؛ سپس تئوری حاکم بر آن ها شرح داده شده و روابط مربوط به تحلیل تنش و کرنش در آستر آلومینیومی و لایه های کامپوزیتی بدست آورده می شود. پس از تحلیل تنش در لایه های مخزن که به دلیل فشار داخلی آن ایجاد شده است، به بررسی استحکام و فشار ترکیدن مخزن پرداخته می شود. در این هنگام اثر برخی از پارامترهای مهم و تأثیرگذار در فشار ترکیدن، مانند زاویه ی پیچش الیاف و نوع لایه چینی بررسی می شود. تمامی این مراحل به دو روش تحلیلی و با کدنویسی در نرم افزار matlab و به روش عددی توسط نرم افزار abaqus انجام می شود. صحت انجام کار نیز با مقایسه ی نتایج بدست آمده با نتایج ارائه شده در مراجع، تأیید شده است.