基于子集模拟方法的圆筒形复合材料储氢罐小失效概率研究

摘要整理

复合材料储氢罐因其优异的性能而日益受到关注，但其详细的结构可靠性分析仍显不足。虽然关于压力多层圆筒的研究众多，但现有分析工具难以处理储氢罐设计中的低失效概率问题。本研究建立了一套计算框架，将子集模拟方法（SS）与复合材料储氢罐失效概率评估相结合。为探索随机性对设计参数的影响，采用基于复合材料压力罐薄壁周向模型的极限状态方程，引入5个随机变量，各变量具有不同的变异系数（COV）。为验证方法的有效性，采用蒙特卡罗模拟和一阶可靠性方法（FORM）进行对比。研究结果表明，子集模拟方法在估计复合材料储氢罐的低失效概率方面表现优异，且在爆裂压力预测中具有可行性和准确性，概率方法与实验结果具有良好的一致性。此外，内部压力和复合材料厚度相关的不确定性对结构可靠性影响显著，可导致安全裕度缩小和容器失效。

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