汽车用液化天然气气瓶颈管应力校核方法研究

古纯霖

（中国特种设备检测研究院 北京 100029 ）

引 言

天然气作为一种优质、高效、清洁且储量丰富的低碳能源，对于增加能源多样化供应、优化现有能源结构、保护自然生态环境具有重要作用[1]。近几年天然气产业发展迅速，汽车用液化天然气气瓶行业也随之蓬勃发展。目前，汽车用液化天然气瓶的公称容积已由原来的500 L扩容到1 000 L[2]。扩容带来的最主要难题就是内胆前后端的支撑结构参数设计。按照传统的校核方法，仅对内颈管内胆外露部分进行应力校核，忽视了对内胆内部以及外颈管的应力校核，这使得上述两位置的参数设计存在盲目性。本文通过引入内外颈管变形协调的几何方程，使得内颈管内伸部分以及外颈管的受力状况得以求解，从而使汽车用液化天然气气瓶的前端支撑部位的尺寸参数设计更加科学合理。

1 载荷分析

图1为典型的汽车用液化天然气气瓶结构图[3]。由图可知，气瓶内胆重量完全依靠前端颈管及后端支撑棒支撑。对内胆组件进行受力分析，由于右端支撑棒处存在活动间隙，故将其简化为简支结构，即只有向上支撑力，无弯矩，从而可得内胆组件承受载荷状况如图2所示。

图1 汽车用液化天然气气瓶的常见结构

图2 内胆载荷分析图

根据内胆受力状况可得：

式中：G作用点为重心位置，G取值根据振动试验要求确定。对于容积不大于500 L的气瓶，振动试验要求加速度为3g，考虑到振动时有放大作用（一般在2倍以内），可取G为气瓶内胆及液体总重量的6倍；……