[发明专利]一种柱形缠绕复合材料压力容器的含凹陷金属内胆的屈曲分析方法

权利要求书

1.一种柱形缠绕复合材料压力容器的含凹陷金属内胆的屈曲分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、利用有限元方法计算自紧前后含金属内胆的压力容器整体的应力分布，获得自紧前后的金属内胆面内张力和内胆与缠绕层之间的界面压力的大小；

步骤2、对压力容器内胆简化成的的常微分方程求解，得到圆柱壳的径向位移，然后对该方程求导，获得剪力和弯矩，考虑外缠绕层的横向刚度对内胆变形的影响，建立凹陷轮廓控制方程；

步骤3、求解步骤2建立的凹陷轮廓控制方程，获得自紧工艺中加载阶段和卸载阶段金属内胆的界面压力和残余弯矩；

步骤4、将获得的凹陷附近界面压力和残余弯矩代入预设的金属内胆的局部屈曲判据依据，判断柱形复合材料压力容器内胆是否发生屈曲。

2.根据权利要求1所述的柱形缠绕复合材料压力容器的含凹陷金属内胆的屈曲分析方法，其特征在于，所述步骤1具体包括如下步骤：建立含金属内胆的柱形复合材料压力容器的整体有限元模型，并将金属内胆与复合材料缠绕层之间设置接触单元，输入待计算压力容器的参数，计算内胆在自紧压力前后的应力分布，然后沿内胆厚度方向提取直筒段中部每一个节点的轴向应力，并在厚度方向上积分，求出薄壁金属内胆的面内压力。

3.根据权利要求2所述的柱形缠绕复合材料压力容器的含凹陷金属内胆的屈曲分析方法，其特征在于，所述步骤2中，常微分方程具体为：

其中，w为内胆的径向位移，F_l为内胆的轴向面内张力，D为内胆的横向刚度E_l为内胆的弹性模量，t_l为内胆的厚度，μ_l为内胆的泊松比，R_l为内胆的半径；

在圆柱壳中部，假设凹陷的初始深度为δ，则取凹陷中心位置的坐标为0，定义该方程的边界条件为w(x＝0)＝δ，结合边界条件便可对上述常微分方程求解，得到圆柱壳的径向位移，然后对该方程求导，获得剪力和弯矩；

对缠绕复合材料压力容器，还要考虑外缠绕层的横向刚度对内胆变形的影响，在控制方程线性项中加入横向刚度修正项，得到控制方程：

其中，E_O为缠绕层的弹性模量，t_O为缠绕层的厚度。