【摘 要】
:
全球能源的短缺使得氢燃料电池的研发越来越重要,而氢燃料电池双极板是研发的重中之重。金属双极板的制造是目前氢燃料电池双极板的主要研究方向,在制造过程中金属双极板的成形极限问题一直困扰着人们,特别是在制造小型化、高性能的金属双极板时容易发生冲压破裂现象。因此,预测金属双极板冲压破裂的研究刻不容缓,但是根据国内外研究现状,预测冲压破裂的方法主要根据应变路径的变化进行预测,无法做到实时预测,不能精确地看出
【基金项目】
:
山西省揭榜招标项目(No.20201101020),高精密金属极板氢燃料电池堆关键技术及示范;
论文部分内容阅读
全球能源的短缺使得氢燃料电池的研发越来越重要,而氢燃料电池双极板是研发的重中之重。金属双极板的制造是目前氢燃料电池双极板的主要研究方向,在制造过程中金属双极板的成形极限问题一直困扰着人们,特别是在制造小型化、高性能的金属双极板时容易发生冲压破裂现象。因此,预测金属双极板冲压破裂的研究刻不容缓,但是根据国内外研究现状,预测冲压破裂的方法主要根据应变路径的变化进行预测,无法做到实时预测,不能精确地看出破裂位置。因此,本文采用Normalized Cockcroft&Latham韧性断裂准则,并开展ABAQUS仿真软件的二次开发,建立预测模型,预测金属双极板冲压破裂情况,研究冲压工艺参数对冲压破裂的影响规律。本文主要研究内容与结论如下:(1)通过单轴拉伸试验计算Normalized Cockcroft&Latham韧性断裂准则材料参数。以不锈钢SS316L为研究材料,通过单轴拉伸仿真和单轴拉伸试验相结合,运用混合法计算出材料的临界损伤值D和各项力学性能参数等。(2)编写Hill’48-Normalized Cockcroft&Latham损伤断裂模型并进行验证。通过FORTRAN语言编写Hill’48-Normalized Cockcroft&Latham损伤断裂模型,将其导入ABAQUS中进行二次开发。通过杯突仿真和杯突试验结合,验证Hill’48-Normalized Cockcroft&Latham损伤断裂模型的准确性。(3)金属双极板冲压成形仿真与试验。建立金属双极板冲压仿真模型,将Hill’48-Normalized Cockcroft&Latham损伤断裂模型导入其中,对金属双极板冲压进行破裂预测,研究其裂纹扩展规律。通过金属双极板冲压试验,得到损伤断裂模型能准确预测金属双极板冲压破裂。研究不同因素对损伤值d的影响规律,得到凸模圆角半径R、凹模圆角半径r和流道深度h是影响损伤值d的重要因素。(4)建立预测损伤值d的数学模型并对影响损伤值d的因素进行分析。通过响应面法建立工艺参数与损伤值d之间的数学模型,采用方差分析验证数学模型的精确性。分析不同工艺参数交互作用对损伤值d值的影响规律,得到r×h和r×R两种组合对损伤值d的影响较大。以损伤值d的最小,且成形极限最大为优化目标,对工艺参数进行优化,得到凸模圆角半径R为0.25 mm,凹模圆角半径r为0.25 mm,流道深度h为0.54 mm,损伤值d为0.576的方案能达到优化目标。
其他文献
伴随着铝用炭素行业的快速发展,提高预焙阳极生产的自动化程度是实现炭素行业升级的首要任务。焙烧工艺作为预焙阳极生产过程中一道重要的工艺,是将生阳极炭块放置于炭素焙烧炉内,天然气加热两侧火道墙对其内部炭块进行焙烧,炉墙长期受到周期性的热胀冷缩,导致耐火砖局部变形产生永久性裂缝。裂缝过大既会降低炉墙的使用寿命和弯曲强度,又会使焙烧后的炭块质量达不到要求。现阶段对炉墙裂缝的识别主要是工人在炉室内驱动吊篮肉
钛合金由于具有比强度高、耐腐蚀性好、耐热性高等优越的综合性能,在航空航天、医疗和能源生产等领域具有广阔的应用前景。但是钛合金导热性差以及较高的硬度等特性使其加工困难,微钻削加工所产生的毛刺使其在精密零件配合时,易出现卡死,密封性差,配合精度低等现象,目前大多数制造厂家对钻削出口毛刺去除仍然采用手工的方法,耗费了大量的人力成本和时间成本。本文针对钛合金微钻削毛刺形成展开研究,通过理论建模、仿真和试验
涡轮增压器通过提升发动机进气量,进而提高内燃机的燃烧效率,而压气叶轮表面质量与增压器压气量密切相关。叶轮类零件由于其复杂扭曲的叶片形状,导致其光整加工难度较大。磨料流加工技术可以很好的克服上述叶轮类工件光整加工的难点问题。叶轮类零件光整加工过程可能出现“过抛”、“欠抛”现象,因此本文从磨料流变学特性、磨粒研磨机理、叶轮流场仿真以及叶轮光整加工效果四个方面进行了理论和试验研究。本文主要研究内容及方法
随着机械制造行业的飞速发展,从传统制造向智能制造转型成为制造业的发展目标。新产品的开发仅通过正向设计往往不能满足需求,而逆向工程作为一种有效且低成本的产品开发技术,在航空制造、医疗、教学等方面的应用尤为广泛。在逆向工程中,准确获取工件的全部三维信息是关键技术,现有的逆向测量技术对规则零件的测量已经相当成熟,但是对具有内腔工件的测量受到一定的制约。本文从精度等方面对逆向工程进行研究,提出一种断层序列
传统燃油车在我国的迅速发展极大地提高了人们生活水平,但也带来了石油安全隐患和污染加重等一系列后果。为了实现“双碳”目标,国家大力发展新能源汽车,其中以燃料电池为主要动力来源的燃料电池汽车由于具有无污染、使用范围广、效率高、续航里程长等优点,成为未来新能源汽车发展的重要战略目标。DC-DC变换器作为燃料电池汽车动力系统的重要组成部分,可以改善燃料电池输入特性软的缺点,满足燃料电池高升压比的需求,有助
目前国内拥有粗纱机30000台以上,绝大多数粗纱机采用人工落纱,没有自动落纱设备。每台粗纱机上一般有200个纱管,工人需要不停地弯腰取下满纱管和放入空管,这是一个劳动强度大、生产效率低的岗位。本课题针对传统粗纱机存在人工落纱效率低和工作强度大等问题,提出了整体式自动落纱装置。该装置可以与无自动落纱功能的粗纱机配套使用,不仅可以降低人工劳动强度,而且大大提高落纱效率,具有重要的经济意义和社会意义。分
车身姿态对汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性具有非常显著的影响,主动悬架可以通过控制车身姿态实现整车动力学性能的提升,由于高能耗限制其广泛应用。近些年来兴起的液电馈能悬架能够提供与传统悬架相近的减振性能,而且具有传统悬架不具备的阻尼调节能力,为基于悬架系统的车身姿态控制提供了新的结构与设计思路。因此,本文选择液电馈能悬架整车应用与车身姿态耦合控制进行研究,主要研究内容及工作如下:(1)基于14自由度车辆
立磨设备在当今得到了广泛的应用,且正朝着大功率方向发展。立磨减速机中的可倾瓦滑动推力轴承是承受立磨设备巨大轴向工作载荷的关键零件,若其出现故障,将直接导致整个立磨设备停机停产,带来巨大的经济损失,因此,针对具体立磨减速机结构特点和工况参数进行科学合理的动压滑动推力轴承选型分析计算与润滑性能研究是十分有必要的,具有一定的理论意义和工程价值。本文的主要工作如下:(1)分析了MLX系列立磨减速机的结构特
氢能作为最清洁的能源,被认为是最具发展潜力的能源之一,世界各地均已开展了对氢能的发展和应用。成熟完备的储氢技术对推动氢能发展至关重要,目前氢能多以高压气态储存,一旦发生意外泄漏若不及时正确地处理将会造成严重的安全事故,因此对泄漏氢气的扩散规律进行研究将为之后的吹扫方案制定提供依据。实际中的高压氢气泄漏情况复杂,泄漏口多为不规则的形状,泄漏孔的形状不同,氢气泄漏的扩散规律存在很大差别。目前大多研究将
近些年,全球正处于能源和环境的双重危机中,这不仅制约了社会经济的发展,同时对人们的生活质量有一定影响。传统燃油汽车会破坏环境并且造成能源浪费,所以新能源汽车成为各国研究的重点。燃料电池汽车属于电动汽车,是属于质子交换膜燃料电池(PEMFC)利用电化学反应所生成能量作为主要动力来源驱动的汽车。PEMFC可以直接将化学能转化为电能,以氢气作为主要原料,最终产物只有水,对自然环境非常友好,具有广阔的应用