碳纤维缠绕压力容器结构及制造工艺

冯中涛　丁天霖

摘  要：纤维复合材料具有各向异性的特点并且在制造成型上具有多选择性，纤维缠绕压力容器和传统压力容器都有自己的结构和制造过程具有一些共同的特征。纤维缠绕压力容器按外形分类有圆柱形、球形、矩形、环形四种。本文基于碳纤维缠绕压力容器实际情况，对其结构及制造工艺进行论述。

关键词：碳纤维;结构;制造工艺

随着先进复合材料的研制以及计算机技术的应用，轻量化、高强度、高性价比、节能减排已成为复合材料气瓶研制的主要课题，基于此角度，本文就碳纤维缠绕压力容器结构及制造工艺作如下研究分析。

一、碳纤维缠绕圆柱形压力容器结构

本文研究模型为圆柱形碳纤维缠绕压力容器，它由铝合金内衬，纤维增强层，纤维外缠绕层和防撞层四个部分组成。

1.防撞层

防撞层是当容器在外力作用于表面时起到保护增强纤维的作用，避免出现损坏。具有吸附冲击能量，避免载荷集中单一区域，起到保护作用。通常选择具有重量轻和良好的隔热性、抗冲击性的材料。工程上一般选用聚氨脂泡沫等无机或有机材料。

2.外保护层

外保护层的作用是预防纤维增强层受到外部的物理性打击，如撞伤、割伤等。

3.纤维增强层

该层采用碳纤维与环氧树脂复合制成。环氧树脂其物理性质特点，较优异的力学性能和与纤维粘结时综合性能突出。并且工艺上很成熟，耐腐蚀性和耐环境气候性能佳，绝缘性和稳定的尺寸，被广泛应用于其它各类型缠绕压力容器中。……