社会的迅速发展对能源的依赖性越来越强,煤和石油等化石能源储量有限、不可再生,而且会产生雾霾、颗粒物和温室效应的影响,不利于环境保护。氢能因具有无污染、可再生等特点而受到广泛关注,成为了优化能源消费结构和国家能源安全的战略选择,吸引了一些国家开始研究以氢能作为动力的汽车。尤其是使用液化氢气作为能源的车辆是研究的热点。研究为液氢能源车辆提供液氢的气瓶结构性能对氢的安全使用具有重要意义。液氢温度很低,温度升高气化会导致气瓶内部压力迅速升高以及发生泄漏时会快速蒸发形成空气可燃爆炸的混合物,因此液氢使用的安全性非常重要。本文主要研究对象为深冷低温液氢气瓶。该气瓶为双层结构,内胆主要由低温性能优良的316L不锈钢材料制成,外壳材料由S30408不锈钢材料制成,内胆和外壳之间为高真空多层绝热。因为包含液氢介质的极限承载能力试验危险性和成本都比较高,因此本研究使用了数值仿真的方法对深冷低温液氢气瓶极限承载能力进行了研究。本研究使用数值仿真方法对低温深冷液氢气瓶的承载能力进行研究,建立了气瓶外壳、内胆和后端支撑等结构三维数值模型,通过使用有限元计算方法预测气瓶的极限承载能力,研究成果如下:(1)建立了气瓶内胆数值仿真模型,使用极限载荷法和弹塑性分析方法对气瓶内胆进行极限承载能力分析,预测内胆的爆破载荷,极限载荷法因为不考虑塑性应变,因此预测值小于考虑材料硬化的弹塑性分析预测值。模拟结果表明该结构满足工程需要。(2)建立了气瓶外壳的三维数值模型,对其进行稳定性分析,通过线性和非线性屈曲分析,计算出外壳的发生失稳时的波数和临界失稳载荷。模拟结果显示线性屈曲临界载荷和非线性屈曲临界载荷均满足工程设计要求。(3)提出了一种新型低温深冷气瓶后端支撑结构,通过对结构进行承载能力分析和稳态传热数值仿真分析,仿真结果表明该结构具有良好的承载能力和绝热性能,对比目前使用的十字形气瓶后端支撑结构,新结构能够降低气瓶的漏热率,并且能够满足承载能力要求。本文仿真研究结果表明,该型式气瓶结构极限承载能力满足安全和使用要求,可以为实际设计制造过程提供参考,有助于促进液氢气瓶的研发过程。