شبیه‌سازی و تحلیل مخازن CNG نسل اول تا چهارم خودروها تحت اثر بارگذاری انفجاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

3 کارشناسی مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر به بررسی رفتار مخازن سی‌ان‌جی نوع اول تا چهارم خودروها تحت اثر فشار داخلی و بار انفجاری خارجی در نرم افزار اجزای محدود آباکوس پرداخته شد. ابتدا، به منظور اطمینان از عدم گسیختگی این مخازن تحت فشار داخلی، فشارهیدرواستاتیک 200 بار به آن‌ها اعمال شد و میزان شاخص شکست این مخازن با استفاده از معیار سای - هیل مورد بررسی قرار گرفت. سپس، جهت ارزیابی رفتار مخازن تحت بار انفجاری خارجی، الگوریتم کانوپ مورد استفاده قرار گرفت. برای این منظور، از ماده تی‌ان‌تی در دو نقطه انفجاری (نزدیک و دور) و سه مقدار خرج انفجار مختلف استفاده شد. در شبیه‌سازی انفجار، مقدار آسیب وارد به ناحیه فلزی و کامپوزیتی مخازن به ترتیب با استفاده از معیار جانسون - کوک و هاشین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد، مخزن نوع چهارم نسبت به مخازن دیگر بیشترین استحکام در برابر فشار هیدرواستاتیکی داخلی را دارد و می‌تواند تا فشار 610 بار را تحمل کند. بعلاوه، مخزن نوع سوم بالاترین ایمنی را در مقابل موج انفجار خارجی دارد. مقایسه نتایج مربوط به مخازن کامپوزیتی نوع دوم تا چهارم نشان می‌دهد، وجود آستر فولادی در زیر لایه کامپوزیتی تاثیر بسزایی در استحکام مخزن در مقابل انفجار دارد. از نتایج مهم دیگر این است که مخزن نوع اول علیرغم وزن بالا مقاومت خوبی در مقابل فشار داخلی و همچنین موج انفجار دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation and analysis of the first to fourth types of CNG tanks of vehicles under the effect of explosive loading

نویسندگان [English]

  • Alireza Albooyeh 1
  • Shahram Amirabdollahian 2
  • Nima Fatahi 3
1 Mechanical Engineering, Damghan University, Damghan, Iran
2 Faculty of Mechanical and Mechatronics Engineering, Shahrood University of Technology, Shahroud, Iran
3 School of Engineering, Damghan University, Damghan, Iran
چکیده [English]

In the present study, the behavior of CNG tanks of the first to fourth types of vehicles was investigated in Abaqus finite element software under the influence of internal pressure and external explosive load. First, in order to ensure the non-rupture of these tanks under internal pressure, the hydrostatic pressure about 200 Bar was applied and the failure index of these tanks was examined using the Tsai-Hill criterion. Then, to evaluate the behavior of tanks under the external explosive loading, the CONWEP algorithm was used. For this purpose, TNT was used at three explosive points and three different explosion discharge values. In explosion simulation, the amount of damage to the metal and composite areas of the tanks was investigated using Johnson-Cook and Hashin criteria, respectively. The results of this study show that the fourth type tank has the highest strength against internal hydrostatic pressure compared to other tanks and can withstand up to 610 bar pressure. In addition, the third type tank has the highest safety against external explosion waves. Comparison of the second to fourth type composite tanks results shows that the presence of steel liner under the composite layer has a significant effect on the strength of the tank against impact or explosion. The first type tank despite the high weight has good resistance to internal pressure as well as explosive wave.

کلیدواژه‌ها [English]

  • CNG pressure cylinder
  • Composite cylinder
  • Explosive
  • Johnson-Cook failure criterion
  • Hashin failure criterion