Fatigue Life Analysis of Type IV Hydrogen Storage Cylinder Liner

Ⅳ型储氢气瓶内胆的疲劳失效是气瓶服役过程中的一个关键问题。针对此问题，提出了一种Ⅳ型储氢气瓶内胆的疲劳寿命预测方法。该法对试验片的预测结果准确，与试验数据对比误差为18.6%。基于此建立了Ⅳ型储氢气瓶有限元模型，分析了工作压力为1.25 MPa下高密度聚乙烯(High density polyethylene, HDPE)内胆的应力分布及失效部位，探究了不同内胆厚度、缠绕层层数、缠绕层角度下内胆的疲劳寿命。结果显示，储氢气瓶HDPE内胆上的应力集中于直筒段与封头段的连接处；随着内胆厚度增加，内胆的临界疲劳寿命快速增大，当厚度达到8 mm时，内胆完全进入无限寿命状态；当增加额外的螺旋缠绕层时，内胆的临界疲劳寿命也快速增强，且增强效果优于增加额外的环向缠绕层；当缠绕层角度由60°降至45°时，内胆的临界疲劳寿命快速增大至万余次。