儲氫瓶複合材料設計與仿真
儲氫瓶複合材料設計與仿真
氫能具有來源豐富、環保潔淨、無汙染、燃燒值高等一係列的優點,被譽為21世紀最具發展潛力的二次能源。

氫能具有來源豐(feng) 富、環保潔淨、無汙染、燃燒值高等一係列的優(you) 點,被譽為(wei) 21世紀最具發展潛力的二次能源。氫能的使用離不開氫氣的存儲(chu) ,在儲(chu) 氫罐中實現高壓氣態儲(chu) 氫,具有充放氫速度快、容器結構簡單等優(you) 點,是現階段最主要的儲(chu) 氫方式。因此各種類型的儲(chu) 氫罐廣泛應用在氫燃料電池汽車、氫燃料電池電站、通訊基站應急備用電源、火箭燃料等領域。按照安全製造材質和工藝,儲(chu) 氫罐一般分為(wei) 金屬儲(chu) 氫罐、金屬內(nei) 膽纖維環向纏繞儲(chu) 氫罐、金屬內(nei) 膽纖維全纏繞儲(chu) 氫罐、非金屬的纖維全纏繞儲(chu) 氫罐四種,被廣泛應用於(yu) 航空航天、建築、汽車、火箭等領域,也是未來發展的一大趨勢。


複合材料纏繞儲(chu) 氫罐的製造工藝過程(如圖1)較為(wei) 複雜,在實際的生產(chan) 過程中會(hui) 出現多種類型的缺陷,如纖維波紋度、纖維分布不均勻、樹脂硬化後的孔隙等。這些缺陷會(hui) 大大影響儲(chu) 氫罐結構的性能,如結構的剛度、強度、疲勞壽命等。因此,儲(chu) 氫罐設計工程師的一個(ge) 重要工作就是評估不同製造工藝缺陷對儲(chu) 氫罐性能的影響,並能夠在設計研發階段找出一些優(you) 化製造工藝的方法,盡量減少缺陷,從(cong) 而保證儲(chu) 氫罐的性能滿足要求。

解決方案

Digimat是一款專(zhuan) 注於(yu) 多尺度複合材料非線性本構預測和材料建模的商用軟件包,能夠將複合材料的非線性本構關(guan) 係和製造工藝過程引入到儲(chu) 氫罐結構的有限元仿真分析中,幫助工程師評估不同類型的複合材料和製造工藝對儲(chu) 氫罐性能的影響,從(cong) 而支持儲(chu) 氫罐的設計和優(you) 化工作。

使用Digimat可以幫助工程師快速選擇出儲(chu) 氫罐合適的複合材料,並可以通過虛擬試驗方法評估複合材料結構的性能表現,減少實際試驗次數。因此,在儲(chu) 氫罐的設計研發過程中,使用Digimat軟件能夠幫助客戶節約一定的時間和金錢成本,達到降本增效的目的。

在複合材料的儲(chu) 氫罐結構設計過程中,Digimat能夠圍繞材料選擇、製造工藝、部件性能和缺陷影響四個(ge) 方麵的需求,給出相應的解決(jue) 方案。


優勢亮點
01     以虛擬代替實際,加速複合材料的選擇過程

利用Digimat軟件中的VA模塊,結合材料數據庫管理平台MaterialCenter,以虛擬試驗代替一部分實際試驗,從(cong) 而加速複合材料的選擇過程

02    幫助了解製造材料及缺陷對儲氫罐性能的影響

Digimat中擁有材料的固化動力學模型,可以在RVE級別研究材料固化過程,也可以與(yu) 有限元分析軟件進行聯合仿真,實現組件級別的固化過程分析,從(cong) 而幫助工程師了解製造工藝對複合材料儲(chu) 氫罐性能的影響,而利用Volume Graphics軟件對儲(chu) 氫罐結構進行CT掃描的圖像後處理,可以準確獲取實際結構中的缺陷情況,進而結合Digimat和有限元分析軟件,可以精確計算缺陷對儲(chu) 氫罐性能的影響

03     實現研發的降本增效

使用Digimat軟件能夠有效提高複合材料儲(chu) 氫罐的設計和研發效率,為(wei) 企業(ye) 節省時間和試驗成本,實現降本增效的目的

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