成果名称：	公交车载LNG焊接绝热气瓶振动分析及结构优化
登记日期：	2023-04-18
完成单位：	广东省特种设备检测研究院珠海检测院,大连理工大学,珠海市安粤科技有限公司
完成人员：	杨宁祥,戚政武,刘培启,陈英红,谢小娟,丛成龙,张少琼
研究起止日期：	2019-12-01至2021-12-31
主要应用行业：	电力、热力、燃气及水生产和供应业
高新技术领域：	先进制造
评价单位：	广东省市场监督管理局
评价日期：	2022-10-21
成果简介：	1、简要技术说明 车载低温绝热气瓶属于移动式压力容器，是气瓶的一种。由于盛装的液化天然气具有低温深冷的特性，为了适应这一使用条件，气瓶材料和结构要有足够的强度和优良的绝热性能。因此与普通气瓶相比，其结构形式、工作原理等更加复杂，设计难度和制造成本更加高昂。目前，车载低温绝热气瓶主要采用双层金属壳的高真空多层绝热结构，内胆通过两侧的绝热支撑结构固定在外壳的前后封头上。车载低温绝热气瓶的另一个特殊性在于气瓶安装于汽车之上，会随着汽车的颠簸、加减速而振动，特别是重型卡车等车辆运行在矿区、工地等场合，振动引起的惯性力载荷尤其严重。在惯性力载荷作用下，气瓶内胆的大开孔和支撑结构是整个气瓶最薄弱的环节。因振动引起的失效是车载低温绝热气瓶主要失效形式之一，一旦发生振动失效，可能引起气体泄漏和构件强度或刚度失效，不仅会导致车辆停驶，而且还可能引起火灾、爆炸等事故，从而危及到人们生命财产安全。 因此，车载低温绝热气瓶要具有良好的抗振性能，以预防振动失效。目前车载低温绝热气瓶开发设计中都是通过型式试验中的振动试验项目来验证整体的抗振性能，而抗振性能的影响因素尚不清楚，结构设计时对于抗振性能目前还没有有效分析手段。振动型式试验是车载低温绝热气瓶最容易出现问题的环节。中国特种设备检测研究院备案的振动试验，失效比例高达25%，振动试验一旦失效，企业需要重新研制，前期研制的产品都将报废，而重新研制需要较长的周期，因此会给企业造成较大的经济损失。 针对车载LNG 焊接气瓶振动型式试验失效率较高的问题，结合路谱和数值分析等方法，研究抗振性能受气瓶自身结构参数、重力、惯性力等载荷的影响规律，提出车载LNG气瓶结构抗振设计方法，分析大容积气瓶型式试验参数，为车载LNG低温绝热气瓶的标准制定及结构设计提供依据。 项目主要研究意义： 车载低温绝热气瓶是近年来发展较迅速、结构较复杂的一种气瓶。本项目将对车载低温绝热气瓶抗振性分析设计方法进行研究。通过数值分析手段，可促进压力容器设计方法的发展，具有较好的理论意义；通过研究车载低温绝热气瓶抗振性设计方法，缩短新产品研发周期，提高型式试验通过率，为车载低温绝热气瓶向大型化发展提供技术支持；项目研究成果可提高我国气瓶企业的整体设计水平，促进行业从粗放型向集约型的转化，提高我国气瓶企业的国际竞争力。 项目主要完成的工作： （1）文献调研，形成文献调研报告； （2）建立LNG焊接气瓶分析模型，分析不同部位强度情况； （3）对比不同结构参数，分析其影响强度规律； （4）利用随机振动模型，结合路谱信息，完成振动分析，找到需要优化的关键结构部位，形成“车载LNG气瓶结构抗振性设计分析方法”。 （5）依据现有375L、850L的模型及试验的结论，设计1200L的气瓶，给出初步的设计方案，为后续的试验做准备。 2、主要技术性能指标 1) 开发1200L车载焊接气瓶设计方案1个； 2) 开发焊接气瓶抗振设计方法1个； 3) 在国家级期刊上发表项目相关论文3篇(其中1篇核心论文）。 4) 申请发明专利1项，获得实用新型专利3项； 5) 提供大容积车载LNG 气瓶型式试验参数1套； 6) 提交项目详细研究报告1份。 3、项目主要创新点 1) 建立车载液化天然气气瓶的抗振分析模型，研究了几何尺寸与气瓶共振频率之间的变化关系，为气瓶设计提供参考； 2) 提出了基于分析设计的车载液化天然气气瓶抗振设计方法，保障了新产品通过型式试验，降低了研发成本。