[發明專利]一種針對深冷高壓儲氫瓶的疲勞壽命預測方法

在審

• 申請號: 202210702219.0
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN115169088A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 王朝;趙亞麗;陳甲楠;金碧輝;鄒宏偉;何春輝
• 申請（專利權）人: 張家港氫云新能源研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/16;F17C1/00;G06F119/04;G06F119/02;G06F119/14;G06F119/08;G06F113/26;G06F113/08
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳望坡

本發明公開了一種針對深冷高壓儲氫瓶的疲勞壽命預測方法，包括以下步驟：步驟（1）：根據熱力學模型處理深冷高壓儲氫瓶一個加注泄放周期內的流量數據，得到深冷高壓儲氫瓶一個加注泄放周期內的瓶內溫壓變化數據；步驟（2）：根據彈塑性力學處理深冷高壓儲氫瓶一個加注泄放周期內的瓶內溫壓變化數據，得到深冷高壓儲氫瓶一個加注泄放周期內各層纏繞層的應力應變變化數據；步驟（3）：根據剩余強度/剩余剛度理論處理步驟（2）得到的深冷高壓儲氫瓶一個加注泄放周期內各層纏繞層的應力應變變化數據，算出每一時間步長下的剩余強度/剩余剛度，直到達到失效條件，所對應的時間即為深冷高壓儲氫瓶的疲勞壽命。本發明具有準確率高的優點。

技術領域

本發明涉及深冷高壓儲氫瓶技術領域，具體涉及一種針對深冷高壓儲氫瓶的疲勞壽命預測方法。

背景技術

為了應對越來越高漲的對高儲氫能量密度的需求，深冷高壓儲氫的研發變得十分必要，因此，在深冷高壓環境下的儲氫注氫過程產生的溫壓變化形成的周期性應力變化以及其對應的疲勞失效是必須研究的對象。然而，真實的低溫高壓疲勞測試通常是耗時、耗力并耗錢的，這使得直接對低溫高應力下使用的碳纖維復合材料疲勞失效壽命測試變得不切實際。到目前為止，幾乎沒有結合深冷高壓工況進行深冷高壓儲氫瓶疲勞壽命分析的方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種壽命預測的準確率高、并且壽命預測所需成本和時間少的的針對深冷高壓儲氫瓶的疲勞壽命預測方法。

為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：一種針對深冷高壓儲氫瓶的疲勞壽命預測方法，包括以下步驟：

步驟(1)：根據熱力學模型處理深冷高壓儲氫瓶一個加注泄放周期內的流量數據，得到深冷高壓儲氫瓶一個加注泄放周期內的瓶內溫壓變化數據；

步驟(2)：根據彈塑性力學處理深冷高壓儲氫瓶一個加注泄放周期內的瓶內溫壓變化數據，得到深冷高壓儲氫瓶一個加注泄放周期內各層纏繞層的應力應變變化數據；

步驟(3)：根據剩余強度/剩余剛度理論處理步驟(2)得到的深冷高壓儲氫瓶一個加注泄放周期內各層纏繞層的應力應變變化數據，算出每一時間步長下的剩余強度/剩余剛度，直到達到失效條件，所對應的時間即為深冷高壓儲氫瓶的疲勞壽命。

進一步地，前述的一種針對深冷高壓儲氫瓶的疲勞壽命預測方法，其中：在步驟(1)中，根據熱力學模型處理深冷高壓儲氫瓶一個加注泄放周期內的流量數據，得到深冷高壓儲氫瓶一個加注泄放周期內的瓶內溫壓變化數據的具體步驟如下：

步驟(1.1)：在一個加注泄放周期，深冷高壓儲氫瓶的瓶內狀態會經歷雙相階段→單相階段→雙相階段；

在單相階段，根據以下熱力學模型對單相階段流量數據進行處理，得到單相階段的瓶內溫壓變化數據；

其中，T為瞬時瓶內溫度，P為瞬時瓶內壓強，dt為工作時間的微分，用于對其他變量求導和偏導，為氫氣泄放質量流量，為瞬時瓶內氫氣質量，V為瓶有效容積，為此工況下瓶內氫氣密度與焓值，為系統漏熱值，m_sC_s為絕熱層內瓶身吸熱能力；

在雙相階段，根據以下熱力學模型對雙相階段流量數據進行處理，得到雙相階段的瓶內溫壓變化數據；