پیش بینی شکست مخازن cng فولادی در پدیده ضربه بارهیافت مکانیک آسیب

گاز طبیعی از نظر اقتصادی، سوختی با صرفه و کم هزینه با منابعی فراوان است و از طرف دیگر آلودگی های احتراق آن نسبت به سایر سوخت های فسیلی رایج کمتر است. یک مسئله اساسی هنگام استفاده از سوخت گاز طبیعی در خودرو، ذخیره سازی آن است. مخازن cng جهت ذخیره سازی سوخت در فشار بالا و در خودروهایی با سوخت گاز طبیعی فشرده مورد استفاده قرار می-گیرد. مخازن cng با توجه به جنس به کار رفته در آن به چهار دسته تفکیک می شوندکه مخازن فولادی، پر کاربردترین نوع در میان این مخازن هستند. سه روش شناخته شده برای تولید مخازن فولادی وجود دارد به طوری که تفاوت آن ها در شکل ماده خام اولیه است. ایمنی، از مهمترین مباحث در طراحی و تولید این مخازن است. مخازن تمام فلزی نسبت به دیگر مخازن تکنولوژی به مراتب شناخته شده تری داشته و بنابراین از قابلیت های عملکرد ایمن بیشتری برخوردار هستند. باتوجه به اهمیت حفظ ایمنی و کاهش نگرانی سرنشینان خودروهای گازسوز به دلیل حوادث ناشی از برخورد مخزن cngبا موانع به ویژه در اثر تصادفات، لازم است شرایط برخورد مخازن قبل از به کارگیری مورد بررسی قرارگیرد. هزینه ی بالا و پرخطر بودن آزمایش های تجربی، استفاده از روش های عددی را اجتناب ناپذیر ساخته است. درتحقیق حاضر با رویکرد مکانیک آسیب به بررسی اثر تصادم و آسیب ناشی از برخورد مخزن cng فولادی تحت فشاردر نرم افزار abaqus پرداخته شده است. معیار شناسایی آسیب و قابلیت به کارگیری مجدد مخزن پس از برخورد مطابق استاندارد csa در مخازن cng انتخاب شده است. شبیه سازی صدمات وارد بر مخزن در تصادف و سقوط خودرو با به کارگیری مدل آسیب جانسون وکوک که از مدل های کارآمد در زمینه برخورد است، انجام شده است. شبیه سازی ها در جهت های مختلف برخورد انجام شده و تاثیر فشار داخل مخزن، سرعت تصادم و ارتفاع سقوط مورد تحلیل قرار گرفته و آسیب ناشی از برخورد برای حالت های مختلف بررسی شده است. بررسی های صورت گرفته برای حالت های مختلف برخورد شامل سقوط و تصادف نشان می-دهد بیشترین آسیب در حالت برخورد عمودی ایجاد می شود و با تغییر زاویه برخورد از امتداد عمودی به افقی، صدمه وارده به مخزن کمتر خواهد بود. با حذف المان های آسیب دیده و با مقایسه عمق آسیب دیدگی ناشی از برخورد، با استاندارد csa مشاهده می شود که در بیشتر حالت های تصادف و سقوط عمودی، مخزن دچار آسیب شده و قابلیت استفاده خود را از دست می دهد در صورتی که در حالت های برخورد افقی، مخزن بدون عیب باقی مانده و یا با تعمیر قابلیت به کارگیری مجدد را داراست. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد، در تصادم افقی به دیواره پشتی مخزن و در تصادم عمودی به عدسی مقابل مخزن آسیب بیشتری وارد شده و ناحیه بحرانی برخورد محسوب می شوند. برای یک جهت خاص هنگام برخورد در فشار داخلی کمتر، سرعت برخورد و ارتفاع سقوط بالاتر صدمه واردشده بیشتر خواهد بود. همچنین نمودارهای بدست آمده نشان می دهد، نواحی آسیب دیده مخزن در اثر برخورد به طور غالب تحت فشار هستند و کرنش پلاستیک بالایی را متحمل شده اند. نزدیکی نتایج حاصل از حل مساله مورد نظر با شبکه بندی های مختلف، نشان دهنده عدم وابستگی و حساسیت روش حل به نحوه شبکه بندی است.