کاربرد معیارهای شکست کامپوزیت ها در طراحی مخازن تحت فشار کامپوزیتی cng

امروزه به خاطر 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 طبیعی می باشد، که به دلیل مقدار کم انرژی بر واحد حجم، باید آن را در فشارهای خیلی بالا ذخیره کرد که استفاده از آن از مقرون به صرفه باشد. به همین دلیل، از مخازن با قابلیت تحمل فشارهای بالا در خودروها استفاده می شود که شامل چهار نوع اصلی تمام فلزی، فلزی تقویت شده توسط الیاف کامپوزیتی در قسمت استوانه ای، تمام کامپوزیتی با آستر فلزی و تمام کامپوزیتی با آستر پلی اتیلن سنگین می باشد. استفاده از مخازن کامپوزیتی در صنعت خودرو بخاطر وزن کم و ایمنی از نظر خطرات ناشی از ترکیدگی نسبت به مخازن فلزی، دارای اهمیت ویژه ای است که طراحی و مدلسازی این مخازن (نوع چهارم) هدف این تحقیق می باشد. به این منظور از روش تحلیل المان محدود با استفاده از نرم افزار abaqus استفاده شده است. برای این منظور پارامترهای هندسی مخزن مبتنی بر یکی از روش های عملی ساخت آنها یعنی پیچش الیاف مسطح یا قطبی، بدست آمده و در مدل استفاده شده است و نیز شرایط طراحی آنها طبق استانداردهای موجود تعیین شده است. برای تحلیل این مخازن نیاز به شناخت و استفاده از معیار شکست مناسب می باشد که این کار در این اثر انجام گرفته است. لازم به ذکر است که تعداد معیارهای موجود در زمینه ی مواد کامپوزیتی بسیار زیاد می باشد، که شناخت و طبقه بندی و امتیازدهی آنها مورد بررسی قرار گرفته است و نیز به فعالیت های انجمن جهانی تمرین شکست در این زمینه نیز اشاره شده است. به علاوه از روش کاهش خواص برای بارگذاری های بعد از شکست اولیه، با نوشتن معادلات مناسب (عمدتا بر مبنای معادلات معیار شکست و کاهش خواص پاک و سای-وو ) در سابروتین usdfld استفاده شده، که حل غیر خطی را نتیجه می دهد. این حل غیرخطی رفتار صحیح تری از مواد کامپوزیتی را مبتنی بر پارامترهای تجربی در بر دارد و در نتیجه با استفاده از معیار مناسب و روش المان محدود، یک مخزن با حداقل نسبت وزن به حجم بدست آمده است.