車用纖維全纏繞氫瓶固定架的疲勞分析與優(yōu)化.pdf

1、20世紀(jì)90年代以來，我國汽車工業(yè)逐漸成長為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著能源短缺和環(huán)境保護(hù)的迫切性，發(fā)展新能源汽車是汽車行業(yè)的必然選擇。在眾多新能源汽車中應(yīng)用較為廣泛的是氫燃料電池汽車。具有比強(qiáng)度和比剛度高等優(yōu)點(diǎn)的纖維全纏繞高壓儲氫氣瓶在氫燃料電池汽車供氫系統(tǒng)中是一個關(guān)鍵部件。由于氫氣的易燃易爆性，使得車用氫瓶各個部件尤其是車用氫瓶固定架在隨機(jī)振動下的疲勞壽命分析與優(yōu)化是很有必要的，因為一旦固定架在服役過程中失效，將會導(dǎo)致氫瓶與車體內(nèi)其他零

2、部件碰撞，容易引起氫瓶爆炸，造成比常規(guī)燃料汽車更嚴(yán)重的后果，從而危及使用者的生命和財產(chǎn)安全。
　　車用氫瓶固定架在隨機(jī)振動下的疲勞分析是涉及結(jié)構(gòu)動力學(xué)、概率統(tǒng)計理論、疲勞強(qiáng)度理論等多學(xué)科的研究。本文主要基于隨機(jī)振動理論和路面不平度的功率譜表達(dá)，使用有限元方法分析車用氫瓶固定架在隨機(jī)路譜激勵下的動態(tài)響應(yīng)，并根據(jù)疲勞壽命分析方法對其進(jìn)行壽命評估，最后對車用氫瓶固定架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。具體工作有如下三個方面:
　　首先，介紹結(jié)構(gòu)動力學(xué)

3、基礎(chǔ)理論，隨機(jī)振動的描述及路面不平度的功率譜表達(dá);闡述疲勞累積損傷理論，主要為線性疲勞累積損傷理論及其修正和非線性疲勞累積損傷理論;探討隨機(jī)疲勞分析方法，包括時域隨機(jī)疲勞分析法和頻域隨機(jī)疲勞分析法，重點(diǎn)探討三區(qū)間應(yīng)力法。
　　其次，在保證精度和控制規(guī)模的前提下，對車用氫瓶固定架及氫瓶幾何模型進(jìn)行簡化，建立合適的有限元模型;隨后進(jìn)行模態(tài)分析，獲得結(jié)構(gòu)固有頻率及相應(yīng)振型;在考慮車速影響情況下將國家標(biāo)準(zhǔn)中路面不平度的空間頻率功率譜密度轉(zhuǎn)