【技术实现步骤摘要】
本申请涉及储氢气瓶应用，尤其涉及车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、在现有技术中，由于大多数车载储氢气瓶上设有压力泄放装置，使得车载储氢气瓶在遇到火烧情况下其内部储存的高压氢气能够得到及时泄放，在车载储氢气瓶正式投入应用之前通常对车载储氢气瓶和压力泄放装置一并进行火烧试验以完成安全性能测试，但是在这一测试过程中并未考虑到压力泄放装置无法及时打开的情况，导致对车载储氢气瓶的耐火烧性能评估不够可靠。
技术实现思路
1、本申请的主要目的在于提出车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法、系统、设备及介质，能够从车载储氢气瓶本身的结构材料特性出发进行有限元力学建模分析，同时结合气瓶火烧失效准则进行评估，可以更为可靠地预测出车载储氢气瓶的耐火烧性能参数。
2、为实现上述目的，本申请的一方面提出一种车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法，所述车载储氢气瓶包含复合材料层，所述复合材料层采用碳纤维环氧树脂基复合材料制成，所述方法包括：
3、建立所述碳纤维环氧树脂基复合材料在高温下的力学性能退化模型和所述车载储氢气瓶在热-机械耦合作用下的力学响应有限元模型；
4、将所述力学性能退化模型应用到所述力学响应有限元模型中，结合预设的气瓶火烧失效准则进行有限元分析得到第一变化曲线，所述第一变化曲线用于表征所述车载储氢气瓶的火烧失效程度与瓶内气体压力之间的关系；
5、获取第二变化曲线，所述第二变化曲线用于表征所述车载储氢气瓶的瓶内气体压力随火烧时间的变
6、根据所述气瓶火烧失效准则，对所述第一变化曲线和所述第二变化曲线进行结合分析，得到所述车载储氢气瓶在火烧情况下的爆破压力和耐火时间。
7、进一步地，所述力学性能退化模型通过以下方式得到：
8、获取多组第一试验数据，所述多组第一试验数据是通过开展所述碳纤维环氧树脂基复合材料的高温力学性能试验时收集得到的，每组所述第一试验数据包括温度值和所述碳纤维环氧树脂基复合材料在所述温度值下的力学性能参数值，所述力学性能参数值包括拉伸强度值；
9、对所述多组第一试验数据进行曲线拟合，得到所述力学性能退化模型，所述力学性能退化模型用于表征所述碳纤维环氧树脂基复合材料的力学性能参数随温度的变化规律。
10、进一步地，所述力学响应有限元模型通过以下方式得到：
11、建立所述车载储氢气瓶的三维有限元模型；
12、设定所述三维有限元模型的力学分析条件、边界条件和力学响应分析条件，以形成所述力学响应有限元模型；
13、其中，所述力学分析条件包括所述复合材料层的应力与应变之间的关系式和所述复合材料层的应变与位移之间的关系式；所述边界条件包括作用在所述三维有限元模型上的载荷约束和位移约束，所述载荷约束包括所述车载储氢气瓶在任一火烧时间下的热载荷和内压载荷；所述力学响应分析条件包括载荷步和执行模型有限元分析时所需的求解器类型。
14、进一步地，所述气瓶火烧失效准则记载所述车载储氢气瓶的失效条件，所述失效条件包括：在当前火烧时间下，所述复合材料层的当前最大应力与所述复合材料层在当前温度下的拉伸强度之间的比值大于等于1，所述比值即为所述车载储氢气瓶的当前火烧失效程度值。
15、进一步地，所述将所述力学性能退化模型应用到所述力学响应有限元模型中，结合预设的气瓶火烧失效准则进行有限元分析得到第一变化曲线包括：
16、获取所述车载储氢气瓶在不同的若干个火烧时间下对应的若干个热载荷和若干个内压载荷；
17、对于每个所述火烧时间，将所述车载储氢气瓶在所述火烧时间下的热载荷作用到所述力学响应有限元模型以进行温度更新，利用所述力学性能退化模型进行求解，得到所述复合材料层在所述火烧时间下的拉伸强度；将所述车载储氢气瓶在所述火烧时间下的热载荷和内压载荷作用到所述力学响应有限元模型进行求解，得到所述复合材料层在所述火烧时间下的最大应力；根据所述气瓶火烧失效准则以及所述复合材料层在所述火烧时间下的拉伸强度和最大应力，确定所述车载储氢气瓶在所述火烧时间下的火烧失效程度值；将所述车载储氢气瓶在所述火烧时间下的内压载荷作为瓶内气体压力，将所述车载储氢气瓶在所述火烧时间下的火烧失效程度值和瓶内气体压力组合形成一组第二试验数据；
18、获取所述车载储氢气瓶在所述若干个火烧时间下对应的若干组第二试验数据，以生成所述第一变化曲线。
19、进一步地，所述第二变化曲线通过以下方式得到：
20、获取多组第三试验数据，所述多组第三试验数据是通过开展所述车载储氢气瓶的真实火烧试验或者火烧过程数值模拟试验时收集得到的，每组所述第三试验数据包括火烧时间和所述车载储氢气瓶在所述火烧时间下的瓶内气体压力；
21、根据所述多组第三试验数据，生成所述第二变化曲线。
22、进一步地，所述根据所述气瓶火烧失效准则，对所述第一变化曲线和所述第二变化曲线进行结合分析，得到所述车载储氢气瓶在火烧情况下的爆破压力和耐火时间包括：
23、从所述第一变化曲线中筛选出在所述车载储氢气瓶的火烧失效程度值等于1的情况下对应的瓶内气体压力，将筛选得到的瓶内气体压力作为所述爆破压力；
24、对所述第一变化曲线和所述第二变化曲线进行转换，得到第三变化曲线，所述第三变化曲线用于表征所述车载储氢气瓶的火烧失效程度随火烧时间的变化规律；
25、从所述第三变化曲线中筛选出在所述车载储氢气瓶的火烧失效程度值等于1的情况下对应的火烧时间，将筛选得到的火烧时间作为所述耐火时间。
26、为实现上述目的，本申请的另一方面提出一种车载储氢气瓶耐火烧性能预测系统，所述车载储氢气瓶包含复合材料层，所述复合材料层采用碳纤维环氧树脂基复合材料制成，所述系统包括：
27、建立模块，用于建立所述碳纤维环氧树脂基复合材料在高温下的力学性能退化模型和所述车载储氢气瓶在热-机械耦合作用下的力学响应有限元模型；
28、第一分析模块，用于将所述力学性能退化模型应用到所述力学响应有限元模型中，结合预设的气瓶火烧失效准则进行有限元分析得到第一变化曲线，所述第一变化曲线用于表征所述车载储氢气瓶的火烧失效程度与瓶内气体压力之间的关系；
29、获取模块，用于获取第二变化曲线，所述第二变化曲线用于表征所述车载储氢气瓶的瓶内气体压力随火烧时间的变化规律；
30、第二分析模块，用于根据所述气瓶火烧失效准则，对所述第一变化曲线和所述第二变化曲线进行结合分析，得到所述车载储氢气瓶在火烧情况下的爆破压力和耐火时间。
31、为实现上述目的，本申请的另一方面提出一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。
32、为实现上述目的，本申请的另一方面提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法，所述车载储氢气瓶包含复合材料层，所述复合材料层采用碳纤维环氧树脂基复合材料制成，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法，其特征在于，所述力学性能退化模型通过以下方式得到：
3.根据权利要求1所述的车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法，其特征在于，所述力学响应有限元模型通过以下方式得到：
4.根据权利要求1所述的车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法，其特征在于，所述气瓶火烧失效准则记载所述车载储氢气瓶的失效条件，所述失效条件包括：在当前火烧时间下，所述复合材料层的当前最大应力与所述复合材料层在当前温度下的拉伸强度之间的比值大于等于1，所述比值即为所述车载储氢气瓶的当前火烧失效程度值。
5.根据权利要求4所述的车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法，其特征在于，所述将所述力学性能退化模型应用到所述力学响应有限元模型中，结合预设的气瓶火烧失效准则进行有限元分析得到第一变化曲线包括：
6.根据权利要求1所述的车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法，其特征在于，所述第二变化曲
7.根据权利要求4所述的车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法，其特征在于，所述根据所述气瓶火烧失效准则，对所述第一变化曲线和所述第二变化曲线进行结合分析，得到所述车载储氢气瓶在火烧情况下的爆破压力和耐火时间包括：
8.一种车载储氢气瓶耐火烧性能预测系统，所述车载储氢气瓶包含复合材料层，所述复合材料层采用碳纤维环氧树脂基复合材料制成，其特征在于，所述系统包括：
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法，所述车载储氢气瓶包含复合材料层，所述复合材料层采用碳纤维环氧树脂基复合材料制成，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法，其特征在于，所述力学性能退化模型通过以下方式得到：
3.根据权利要求1所述的车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法，其特征在于，所述力学响应有限元模型通过以下方式得到：
4.根据权利要求1所述的车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法，其特征在于，所述气瓶火烧失效准则记载所述车载储氢气瓶的失效条件，所述失效条件包括：在当前火烧时间下，所述复合材料层的当前最大应力与所述复合材料层在当前温度下的拉伸强度之间的比值大于等于1，所述比值即为所述车载储氢气瓶的当前火烧失效程度值。
5.根据权利要求4所述的车载储氢气瓶耐火烧性能预测方法，其特征在于，所述将所述力学性能退化模型应用到所述力学响应有限元模型中，结合预设的气瓶火烧失效准则进...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄改，陆群杰，顾超华，彭文珠，
申请(专利权)人：佛山仙湖实验室，
类型：发明
国别省市：
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