“双碳”背景下，世界各国都把发展新能源汽车上升为国家战略，氢是零碳燃料，来源广泛、热值高、可存储、零污染，但当前氢能的利用还处于小范围示范阶段，储氢成本限制了氢能的大规模使用，而缠绕层的成本占整个气瓶成本的80%以上，如何在短时间内获得一个能达到储氢气瓶性能指标的缠绕线型，同时满足制造要求，将成为提高产品竞争力的核心突破点。

传统的设计方法多基于经验，无法在短时间能获得一个最优的设计线型，通过查阅国外文献和相关报道，基于计算机技术进行缠绕层优化设计是国外重点研究方向。基于三维扫描的缠绕层轮廓构建高保真高精度的有限元模型，并引入蚁群算法、多岛遗传算法等基于神经网络的优化算法，能够实现大大缩短缠绕层的优化设计时间、缩短试验周期、降低制造成本和提高产品性能。

（一） 车载高压储氢气瓶缠绕层优化设计技术研发方案论证：

开展车载高压储氢气瓶缠绕层优化设计技术研发方案论证，从车载高压储氢气瓶高保真高精度有限元模型的构建出发，论证车载高压储氢气瓶封头处厚度预测方法的可信性及具体实施方案，探讨车载高压储氢气瓶环向缠绕层优化设计方法，评估车载高压储氢气瓶螺旋向缠绕层扩孔优化设计的可行性等。

（二）车载高压储氢气瓶封头处厚度预测方法研究：

拟采用三维扫描实时更新系统，对碳纤维缠绕气瓶的缠绕过程进行轮廓监测，结合现有封头处厚度预测公式（三次样条、单公式等），归纳不同缠绕角下封头处厚度堆积规律，建立车载高压储氢气瓶封头处厚度预测方法。

（三）车载高压储氢气瓶高保真高精度有限元建模技术研究：

通过直接引入三维扫描的缠绕层轮廓，构建纤维缠绕气瓶的精细化数值模型，开展基于多损伤模式的渐进失效分析，进而形成车载高压储氢气瓶高保真高精度有限元建模技术。

（四）车载高压储氢气瓶环向缠绕层优化设计研究：

通过开发基于abaqus的纤维缠绕壳体快速建模插件，优化赤道处网格快速生成方法，建立基于轴对称单元的纤维缠绕壳体数值模型，引入蚁群算法、多岛遗传算法等基于神经网络的优化算法，实现环向缠绕层的优化。

（五）车载高压储氢气瓶螺旋向缠绕层扩孔优化设计研究：

基于车载高压储氢气瓶封头处厚度预测方法，建立包含不同扩孔工艺的纤维缠绕气瓶数值模型，优化封头处网络快速生成模型，实现车载高压储氢气瓶螺旋向缠绕层扩孔优化设计；

根据以上研究内容及成果完成一款基于abaqus的插件，并封装于一台高性能服务器提供给需求方。

（六）培训：

基于完成的插件组织软件培训。

考核指标

车载高压储氢气瓶缠绕层优化设计主要参数如下：

1.设计耗时≤2天；

2.实际爆破压力和设计爆破压力差值＜10Mpa。