LI CM ƠN 0A3;$?3B25CD"B&3E282EF3'$& PGS.TS Nguy6n Hoài SnG"!-$)HA*3&"/I,3"3' J"2CKA"G$"82LK3JKJ"&MA<"  AH;"34$N<223 C)82. Xin $?c c+m n ti th-y PGS.TS Lê Hi&u Giang $ã giúp $O, ch b+o t)n tình cho tôi trong quá trình th*c hin lu)n vn. 0;3+PQ-A<"0A!"73RSPT(0)02 S 7#:U=$)H//V82"W$X;A<" AH3) A!". 0;3+PJ"C!5PG*"W$O82$"8H3>K33 K338A<"C3K<3MK2011 -2013Y"2:;"":&0< =82'C2"K$H$<$13<;3) . :  3Z" ;  3+P  SD" Cao 3 0A!"  73 R SP T( 0)02S 7#:U=$<$1$N;3)3"*3hin <"C)82. 738*3 ASTRACT Gas tanks are usually made of carbon steel material. It is widely use both in daily life as well as industry. Late in 2011, TTA Composite company introduced products gas tanks made of composite material for the Southeasr Asian market, the production of technology Swedish monopoly. In this project, the author learn about materials, specifications, manufacturing technology gas cylinders of composite material. Use of ANSYS Workbench12 software to simulate stress analysis, deformation of composite cylinders, compare stress analysis results consistent with theoretical calculation results. Compare results of stress analysis, deformation of composite cylinders with steel cylinders. From the simulation results, stress analysis, deformation detection of stress positions, the largest deformation, comparing the results with test match at TTA Composite companies. Proposed plans for increased durability cylinders by increasing the thickness of the semi-elliptical cylinders. Simulation analysis of stress, deformation of composite cylinders proposed compared with less cylinders proposed Proposed material changes cylinders fabricated from Glass/Epoxy material to S- E-Glass/Epoxy material to reduce costs for composite cylinders. Simulation of stress analysis, strength testing new material for the proposal, compared with experimental results. MC LC TRANG Trang t*a Quy&t $nh giao $1 tài i Lý lch cá nhân ii L!i cam $oan iii C+m t iv Tóm tFt v M\c l\c vi Danh sách các hình vii Danh sách các b+ng viii Chng 1. TNG QUAN 1 1.1. .v1 gas, bình ch4a gas 1 1.2. Các k&t qu+ nghiên c4u trong và ngoài nc $ã công b 6 1.2.1. Trong nc 6 1.2.2. Ngoài nc. 10 1.3. M\c $ích c>a $1 tài. 15 1.4. Nhim v\ c>a $1 tài và gii hn $1 tài 15 1.5. Phng pháp nghiên c4u 15 Chng 2. C S LÝ THUYT V V!T LIU COMPOSITE VÀ PH"N T# H$U HN 17 2.1. C sX v1 v)t liu composite 17 2.1.1. Khái nim 17 2.1.2. bu nh?c $iNm c>a v)t liu composite 17 2.1.2.1. bu $iNm 17 2.1.2.2. Nh?c $iNm 18 2.1.3. Phân loi v)t liu composite 18 2.1.3.1. PhâC<8)C_<K1 18 2.1.3.2. Phân loi theo c'u trúc 19 2.1.4. C'u to v)t liu composite 19 ac`cdc`c02-3  19 ac`cdcace)C1 21 2.1.5. V)t liu composite polyme 24 ac`cfc:;""3&<+]m composite 27 2.1.6.1. Phng pháp ch& to th> công 27 2.1.6.2. Phng pháp phun hVn h?p composite 28 2.1.6.3. Phng pháp th'm nh*a trc 28 2.1.6.4. Phng pháp $ùn ép 30 2.1.6.5. Phng pháp $úc chuyNn nh*a 31 2.1.6.6. Phng pháp $úc chân không 32 2.2. C sX v1 ph-n tL hJu hn 34 2.2.1. Gii thiu v1 ph-n tL hJu hn 34 2.2.2. Các bc gi+i b[ng phng pháp Ph-n tL HJu hn 35 2.2.3. C sX phân tích t'm composite 35 Chng 3. C S TÍNH TOÁN V% BÌNH CH&A LPG 40 3.1. Tính 4ng su't thân tr\ chu áp su't trong 40 3.1.1. Tr!ng h?p thành tr\ m5ng 40 3.1.2. Tr!ng h?p thành tr\ dày 41 3.2. Tính áp su't cho phép, chi1u dày v5 bình ch4a LPG 43 3.2.1. H s an toàn b1n và 4ng su't cho phép 43 3.2.2. Áp su't cho phép $ i vi các b ph)n chu áp l*c c>a bình khi chu áp su't trong 43 3.2.2.1. Áp su't cho phép $ i vi thân tr\ chu áp su't trong 44 3.2.2.2. Áp su't cho phép $ i vi thân c-u chu áp su't trong 44 3.2.2.3. Áp su't cho phép $ i vi $áy ellip chu áp su't trong 45 3.2.2.4. Áp su't cho phép $ i vi $áy ch5m c-u chu áp su't trong 45 3.2.2.5. Áp su't cho phép $ i vi $áy bán c-u chu áp su't trong 45 3.2.2.6. Áp su't cho phép $ i vi $áy côn chu áp su't trong 46 Chng 4. TÌM HIU V!T LIU, THÔNG S K' THU!T, CÔNG NGH SN XU(T V% BÌNH GAS COMPOSITE 48 4.1. V)t liu. 48 4.1.1. V)t liu n1n (Maxtrit) 48 4.1.2. V)t liu c t (Fibre) 48 4.2. Thông s k( thu)t, c'u trúc lp v5 bình 49 4.2.1. Thông s k( thu)t 49 4.2.2. C'u trúc lp v5 bình 50 4.3. Công ngh s+n xu't v5 bình gas composite 51 4.3.1. Công ngh qu'n s?i th>y tinh 51 4.3.1. Công ngh $úc, ép v5 bình 52 Chng 5. MÔ PH%NG, KIM TRA B N V% BÌNH GAS COMPOSITE 54 5.1. Mô ph5ng s 54 5.1.1. Gii thiu v1 ph-n m1m Ansys 54 5.1.2. Ansys có nhJng tính nng ni b)t 55 5.1.3. :3B3"+B2<A<"Y12 55 5.1.4. Mô ph5ng v5 bình gas composite 56 5.1.4.1. Các bc gi+i 56 5.1.4.2. K&t qu+ mô ph5ng v5 bình gas b[ng v)t liu S-Glass/Epoxy 58 5.1.4.3. K&t qu+ mô ph5ng v5 bình gas b[ng v)t liu thép Carbon 59 5.2. 1 xu't 61 5.2.1. Thay $i v)t liu 61 5.2.2. Tng chi1u dày ph-n bán ellip 63 5.3. KiNm tra b1n 65 5.3.1. KiNm tra b1n cho v5 bình gas b[ng v)t liu S-Glass/Epoxy 65 5.3.2. KiNm tra b1n cho v5 bình gas b[ng v)t liu E-Glass/Epoxy 66 5.4. So sánh k&t qu+ phân tích vi thL nghim ti công ty TTA Composite 67 Chng 6. KT LU!N 69 6.1. 0"&/"$*3A<"C)8 69 6.2. ánh giá k&t qu+ 70 6.3. 0U+3>K$12 70 fcdcJ"8'$1#82"AN$12 71 TÀI LIU THAM KHO 72 )* 75 DANH SÁCH CÁC BNG BNG TRANG B+,-1.1: B+ng so sánh hàm nhit c>a mt s loi nhiên liu 4 .+,-2.1: g3U3CQ3>K'P8)C3<P<_3M3 ?$#""A3 X*K_<82P PC<A1 " 26 .+,-4.1: gc trng c hc c>a v)t liu Epoxy 48 .+,-4.2: gc tính c lý c>a s?i th>y tinh 49 .+,-4.3: Tính ch't v)t liu S-Glass/Epoxy 49 .+,-5.1: gc tính c lý c>a s?i th>y tinh loi E so vi mt s loi khác 61 .+,-5.2: Giá tr 4ng su't, bi&n dng ph-n bán ellip trc và khi $1 xu't 65 .+,-5.3: Giá tr 4ng su't, bi&n dng bình gas composite 68 DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG */,01.1: #ng phân c>a Butane 3 */,01.2: Bình gas thép 5 */,01.3: h#LCQ3+ijS 6 */,01.4: H-m bN biogas composite 7 */,01.5: !ng ng composite 8 */,01.6: B#n ch4a hóa ch't composite 8 */,01.7: B#n ch4a nc th+i FRP 9 */,01.8: B#n ch4a nc sch 9 */,01.9: B#n tách mO FRP 9 */,01.10: BN t* hoi composite 10 */,01.11: Bình nén khí b[ng v)t liu composite s?i carbon 10 */,01.12: Bình gas compositepraha 10 */,01.13: Bình chJa cháy b[ng v)t liu Composite 11 */,01.14: Bình thX ô xy SCBA b[ng v)t liu composite 11 */,01.15: Bình gas composite 15 */,02.1: SEC<8)C3<P<__<K1 18 */,02.2: Phân l<8)C3<P<__<3'AW3 19 */,02.3: :3C<?$?3$K82<K2J"&8+ 21 */,02.4: :;"43MK33>K_< 23 */,02.5: Các thi&t b và v)t liu trong công ngh $úc chân không 32 */,02.6: S $# công ngh $úc chân không 32 */,02.7: . Lp composite lch tr\c tr\c 36 */,02.8: Các thành ph-n 4ng su't 37 */,03.1: kng su't trên ng tr\ chu áp su't trong 40 */,03.2: Áp su't trong và ngoài ng tr\ 40 */,03.3: V5 bình ch4a LPG b[ng thép 41 */,03.4: kng su't phân b trên v5 tr\ dày 41 */,03.5: K&t c'u $áy hình ellip, ch5m c-u, bán c-u và côn 47 */,04.1: Bình gas composite 12 kg 50 */,04.2: C'u trúc lp v5 bình gas composite 50 */,04.3: Các hng s?i th>y tinh 51 */,04.4: Công ngh qu'n s?i th>y tinh (hng 90 0 ) 52 */,04.5: Công ngh qu'n s?i th>y tinh (hng 45 0 ) 52 */,04.6: Công ngh $úc $ùn ép v5 bình gas composite 53 */,04.7: Công ngh ép, dán v5 bình gas composite 53 */,05.1: 0AH*"+B2<A<"Y 55 */,05.2: Mô hình hình hc c>a bài toán 56 */,05.3: Chia li 56 */,05.4: gt t+i 56 */,05.5: i1u kin biên ti v trí trên 57 */,05.6: i1u kin biên ti v trí di 57 */,05.7: i1u kin biên ti mgt cFt song song vi tr\c x 57 */,05.8: i1u kin biên ti mgt cFt song song vi tr\c z 57 */,05.9: Phân tích 4ng su't 58 */,05.10: Phân tích bi&n dng 58 */,05.11: Phân tích bi&n dng v5 bình S-Glass/Epoxy 58 */,05.12: Phân tích 4ng su't v5 bình S-Glass/Epoxy 58 */,05.13: # th 4ng su't v5 bình S-Glass/Epoxy 59 */,05.14: # th bi&n dng v5 bình S-Glass/Epoxy 59 */,05.15: Phân tích bi&n dng v5 bình thép 59 */,05.16: Phân tích 4ng su't v5 bình thép 60 */,05.17: # th 4ng su't v5 bình thép 60 */,05.18: # th so sánh bi&n dng v5 bình E-Glass/Epoxy và bình thép 60 */,05.19: Phân tích 4ng su't v5 bình E-Glass/Epoxy 61 */,05.20: # th 4ng su't v5 E-Glass/Epoxy 62 */,05.21: # th so sánh 4ng su't v5 E-Glass/Epoxy 62 */,05.22: Phân tích bi&n dng v5 bình E-Glass/Epoxy 62 */,05.23: # th bi&n dng E-Glass/Epoxy 63 */,05.24: # th bi&n dng v5 bình thép, S-glass/epoxy, E-Glass/Epoxy 63 */,05.25: Phân tích các vùng 4ng su't 64 */,05.26: V trí b phá h>y (n) nhìn t% trong 64 */,05.27: V trí b phá h>y (n) nhìn t% ngoài 64 H/,05.28: Phân tích 4ng su't khi $1 xu't v5 bình E-Glass/Epoxy 65 */,05.29: Phân tích bi&n dng khi $1 xu't v5 bình E-Glass/Epoxy 65 */,05.30: ThL áp su't v5 bình Gas Composite 66 */,05.31: Phân tích bi&n dng v5 bình Gas E-Glass/Epoxy chu áp su't 120 bar 67 */,05.32: Phân tích 4ng su't v5 bình E-Glass/Epoxy chu áp su't 120 bar 68 [...]... bình gas composite nói riêng và bình ch a khí nén b ng v"t li u composite t i Vi t Nam nói chung là r t c n thi t 1.3 M c ñích c a ñ tài Nghiên c u, tính toán, mô ph ng v bình gas b ng v"t li u composite 1.4 Nhi m v c a ñ tài và gi i h n ñ tài *Nhi m v c a ñ tài - Nghiên c u cơ s tính toán thành bình - Nghiên c u thành ph n v"t li u, c u t o, công ngh composite - Nghiên c u ñ c ñi m các l p v"t li u composite. .. n - Nghiên c u cơ s tính toán v bình - Nghiên c u v"t li u, các thông s k/ thu"t, công ngh s n xu t bình gas composite c a công ty c ph n TTA Composite - Dùng ph n m m Ansys mô ph ng ñ phân tích ng su t, bi n d ng so sánh v i k t qu tính toán lý thuy t và so sánh ng su t, bi n d ng v i v bình gas b ng thép carbon - Ki m tra b n cho v bình gas composite - ð xu t gi i pháp ñ tăng b n cho v bình gas -... u composite - D#a vào ưu ñi m c a v"t li u và th#c t yêu c u k/ thu"t mà phân tích bình gas composite b ng ph n m m ANSYS - Mô ph ng phân tích ng su t, bi n d ng c a v bình Do lĩnh v#c nghiên c u c a ñ tài khá r ng và là lĩnh v#c nghiên c u m i, nên ñ tài gi i h n vi c: - Nghiên c u lo i bình gas lo i 12 kg - Nghiên c u v s i th y tinh - Nghiên c u v nh#a nhi t r n (nh#a epoxy) - Nghiên c u cơ s v... ph'm v các bình ch a b ng v"t li u composite Các s n ph'm ñ u có ch t lư ng, ñ b n cao, ñáp ng t t v i môi trư ng làm vi c C th như các bình ch a khí nén, bình ch!a cháy, bình ch a gas hóa l ng…Dư i ñây là m t s s n ph'm v bình khí nén b ng v"t li u composite: Hình 1.11: Bình nén khí b ng v"t li u composite s i carbon Hình 1.12: Bình gas compositepraha Hình 1.13: Bình ch!a cháy b ng v"t li u Composite. .. k và th% nghi m K t qu s cho th y mô hình ph n t% h!u h n và phương pháp tính toán hi u qu cho nghiên c u c a bình khí CFRP và h!u ích cho thi t k k/ thu"t [14] ð tài nghiên c u t i ưu góc l p ñ nh hư ng ñ i x ng và ph n ñ i x ng v ñư c thi t k cho áp su t t i ña Tác gi dùng phương pháp ph n t% h!u h n và th#c nghi m phương pháp ti p c"n nghiên c u ñ xác ñ nh góc t i ưu V i v"t li u Eglass/epoxy và. .. th gi i ñã có nhi u ñ tài nghiên c u v bình ch a khí b ng v"t li u composite như bình ch a O2, bình ch a khí H2 nhưng ch y u là dùng s i Carbon k t h p v i nh#a epoxy ) Vi t Nam chưa có ñ tài nào nghiên c u v bình gas b ng v"t li u composite Ngày 17/11/2011, t i khách s n 5 sao Movenpick, TTA Composite ñã t ch c h p báo gi i thi u s n ph'm bình gas an toàn b ng ch t li u Composite hoàn toàn m i theo... ðoàn Composite Scandinavia (Th y ði n) cho th trư ng ðông Nam Á Vi t Nam là nư c ñ u tiên trong khu v#c gi i thi u s n ph'm an toàn ñ c ñáo mang thương hi u Miss Gas (hình 1.15) Hình 1.15: Bình gas composite Tuy nhiên công ty TTA composite (gas Thành Tài) s n xu t bình gas composite là hoàn toàn nh"p công ngh (100% máy móc, trang thi t b ) c a Th y ði n Vì v"y vi c nghiên c u và phát tri n s n ph'm bình. .. tính kinh t nhưng vQn ñ m b o ñi u ki n b n cho bình gas 1.5 Phương pháp nghiên c u - Thu th"p tài li u t( thư vi n, Internet, t p chí khoa h c,… - Nghiên c u, phân tích, t ng h p tài li u chuyên ngành, k th(a có ch n l c t( nh!ng nghiên c u trư c ñây - Phương pháp lý thuy t ñ nghiên c u các v n ñ sau: - Nghiên c u cơ s tính toán v bình ch a LPG - Nghiên c u thành ph n v"t li u, c u t o, công ngh composite. .. cho các bình h p kim nhôm Ngoài ra mô hình l p lót ñàn h i và các y u t l p Shell99 ñã ñư c thông qua cho bình v"t li u composite Cacbon/Epoxy Tr ng thái ng su t c a CFRP bình ch u áp su t t ng h p ñư c tính theo các giá tr áp su t khác nhau, áp l#c làm vi c, ki m tra áp l#c th y l#c, áp l#c t i thi u phá h y… ñ xác ñ nh kích thư c c a bình khí và l p c a s i carbon Các ñ c tính cơ h c CFRP bình khí... d ng ñ xây d#ng mô hình và gi i bài toán b ng ph n t% h!u h n ñang hi n có - Mô ph ng và ñánh giá k t qu Chương 2 CƠ S V V T LI U COMPOSITE VÀ PH N T H UH N 2.1 Cơ s v v t li u composite 2.1.1 Khái ni m V t li u composite là v t li u ñư c ch t o t ng h p t hai hay nhi u v t li u khác nhau nh m m c ñích t o ra m t v t li u m i có tính năng ưu vi t hơn h n v t li u ban ñ u V t li u composite ñư c c . 5.1.4. Mô ph5ng v5 bình gas composite 56 5.1.4.1. Các bc gi+i 56 5.1.4.2. K&t qu+ mô ph5ng v5 bình gas b[ng v)t liu S-Glass/Epoxy 58 5.1.4.3. K&t qu+ mô ph5ng v5 bình gas b[ng. hoi composite 10 */,01.11: Bình nén khí b[ng v)t liu composite s?i carbon 10 */,01.12: Bình gas compositepraha 10 */,01.13: Bình chJa cháy b[ng v)t liu Composite 11 */,01.14: Bình. bình 50 4.3. Công ngh s+n xu't v5 bình gas composite 51 4.3.1. Công ngh qu'n s?i th>y tinh 51 4.3.1. Công ngh $úc, ép v5 bình 52 Chng 5. MÔ PH%NG, KIM TRA B N V% BÌNH GAS