太陽能電池板強(qiáng)度分析的案例
使用ANSYS Workbench對(duì)太陽能電池板吸熱分析
使用ANSYS Workbench對(duì)太陽能電池板吸熱分析
李安民
Heat Absorption By Solar Panels using ANSYS Workbench
Julian Lee
摘要：本分析使用ANSYS Workbench模擬了太陽能電池板在熱輻射作用下的吸熱過程，得到了太陽能電池板的溫度分布和熱流量。
關(guān)鍵字：仿真；熱分析；ANSYS Workbench；太陽能電池板
分析視頻教程將在2023年3月23日19:30在技術(shù)鄰進(jìn)行直播，歡迎前來觀看以及和作者討論。
本教程使用了ANSYS 2023和ANSYS2022，兩個(gè)版本在本教程范圍內(nèi)操作完全相同。
1.打開ANSYS Workbench，建立Steady State Thermal Analysis。
2.定義材料屬性，大多數(shù)太陽能電池板是用硅制成的，太陽能電池板的材料使用silicon，球的材料為structural steel作為熱源。
3.導(dǎo)入模型，模型如圖1所示
4.給幾何模型賦予屬性。
5.給小球賦予10000w/m2的internal heat generation，模擬生成熱的物體。在小球面和太陽能電池板的頂面定義surface to surface radiation，使熱量通過輻射從球面?zhèn)鬟f到太陽能電池板，emissivity設(shè)置為0.7。環(huán)境溫度使用默認(rèn)的22℃。
6.在輻射問題中，使用sub step有助于求解的收斂。
展開 Ansys 案例研究 | 太陽能電池板熱吸收仿真分析
太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并可儲(chǔ)存起來。將多塊太陽能電池板排列成陣列，并隨太陽光線方向改變朝向，有助于最大限度地吸收可用的太陽能。
在仿真案例中，將一個(gè)簡(jiǎn)單的球體放置在典型的硅材料太陽能電池板上方，指示了穩(wěn)態(tài)下到達(dá)板面的熱流密度以及表面的溫度分布。這里不考慮電池板表面的自由對(duì)流，僅研究輻射效應(yīng)。
目標(biāo)
觀察由于一個(gè)發(fā)熱物體的輻射作用，太陽能電池板上的熱流密度和溫度分布。
步驟
1. 打開 Ansys Workbench，創(chuàng)建一個(gè)穩(wěn)態(tài)熱分析系統(tǒng)（Steady State Thermal Analysis system）。
2. 定義材料屬性。大多數(shù)太陽能電池板由硅制成，此處僅作演示使用硅材料。球體采用鋼材作為材料，用以表示熱源。
3. 導(dǎo)入模型，其外觀如圖1所示。
圖1：太陽能電池板與熱源
4. 為幾何模型賦予材料屬性。
5. 對(duì)球體施加10000W/m3 的內(nèi)部熱生成，用以表示發(fā)熱物體；然后在球體表面與太陽能電池板上表面之間定義表面對(duì)表面輻射，使熱量通過輻射在這兩個(gè)表面之間傳遞，如圖2所示。發(fā)射率取值為0.7，假設(shè)太陽能電池板頂部未覆蓋玻璃蓋板，該值可在0.7至0.95之間變化。環(huán)境溫度設(shè)為220°C。
圖2：內(nèi)部熱生成與輻射邊界條件
6. 對(duì)于輻射問題，設(shè)置子步有助于收斂。在分析設(shè)置詳情中定義子步，如圖3所示。
圖3：為分析定義的子步
7. 采用線性網(wǎng)格對(duì)模型進(jìn)行劃分并求解分析。得到的太陽能電池板表面的熱流密度矢量圖和溫度分布如圖4和圖5所示。
展開 槽式太陽能聚光板支架螺栓強(qiáng)度仿真
1.背景
槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能聚光板，以及吸熱配件或接收器組成。其中太陽能聚光器由許多彎曲的反射板組合裝配而成，安裝在支架上。吸熱管或接收器管沿著每個(gè)拋物形反射板的焦線固定安裝，用以吸收太陽輻射能，傳熱工質(zhì)都要從太陽能集熱管中流過，從而產(chǎn)生過熱蒸汽，直接輸送到渦輪機(jī)用以發(fā)電。槽式太陽能聚光板支架工作環(huán)境惡劣，風(fēng)力會(huì)大大影響支架螺栓壽命，選擇合適的強(qiáng)度的螺栓能提高太陽能聚光板的使用壽命。本仿真就聚光板的螺栓進(jìn)行仿真分析。
2.計(jì)算原理
由于槽式太陽能支架工作時(shí)，每天承受不同風(fēng)級(jí)載荷的作用。考慮常規(guī)使用環(huán)境可能經(jīng)受的風(fēng)級(jí)及可忽略情況，6-12級(jí)風(fēng)載情況下對(duì)槽式太陽能支架的影響。風(fēng)載工況如表所示。
3.槽式太陽能承受風(fēng)載工況
序號(hào)
風(fēng)載等級(jí)
換算載荷/Pa
1
4
60.23
2
6
114.56
3
8
257.5
4
10
491.25
5
12
800
3.材料屬性
仿真采用Q235剛作為聚光板支架，材料屬性如圖。
4．網(wǎng)格劃分
5.施加約束
槽式太陽能支架的連接采用剛性連接方式，方鋼與太陽能反光板支架底座上的焊接采用剛性連接，底座與反光板支架采用螺栓連接，螺栓與螺栓孔之間的接觸定義為“表面與表面接觸”，法向定義為“硬”接觸，切向定義為“罰”；在模型中反光板的與支架的連接處施加全約束。在反光板的外側(cè)施加于板面相垂直的均布荷載模擬風(fēng)荷載。
6.計(jì)算結(jié)果
7.結(jié)論
鋼結(jié)構(gòu)連接螺栓的性能等級(jí)分為10多個(gè)等級(jí)，例如3.6、4.0、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9。螺栓等級(jí)的特定含義是例如代表拉伸強(qiáng)度的等級(jí)4.8的螺栓。
展開 光纖傳感器檢測(cè)太陽能電池板是否殘缺
太陽能作為一種清潔可再生的能源，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。其中太陽能電池板作為太陽能轉(zhuǎn)換為電能的核心載體是其中的重點(diǎn)研究對(duì)象。
太陽能電池板的質(zhì)量是影響太陽能電池發(fā)電效率的主要因素,由于光伏電池在生產(chǎn)過程中，因生產(chǎn)工藝不足或其他因素會(huì)產(chǎn)生一些次品。市場(chǎng)對(duì)電池晶片質(zhì)量的要求不斷提高，提高質(zhì)檢水平就顯得尤為重要。傳統(tǒng)缺陷檢測(cè)存在同種類別缺陷識(shí)別不全、缺陷分類識(shí)別不全、劃痕識(shí)別不完整等缺點(diǎn)。手動(dòng)檢測(cè)效率低下容易出錯(cuò)。所以對(duì)太陽能電池片表面質(zhì)量的檢測(cè)是生產(chǎn)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。而不同的檢測(cè)方法和技術(shù)可以相互補(bǔ)充，結(jié)合使用從而提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和效率。
光纖最早是應(yīng)用于光的傳輸，適合長(zhǎng)距離傳遞信息，是現(xiàn)代信息社會(huì)光纖通信的基石。光波在光纖中傳播的特征參量會(huì)因外界因素的作用而間接或直接地發(fā)生變化，由此光纖傳感器就能分析探測(cè)這些物理量、化學(xué)量和生物量的變化。工采網(wǎng)加拿大FISO光纖信號(hào)調(diào)節(jié)器光纖傳感器- FTI-OEM-STD是一種單通道、電池供電的光纖信號(hào)調(diào)節(jié)器，專為所有的FISO光纖傳感器配套設(shè)計(jì)。它是多種工業(yè)和研發(fā)應(yīng)用中進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)量的理想型通用設(shè)備。由于采用了標(biāo)準(zhǔn)的RS232通訊端口和+10V的可調(diào)節(jié)模擬輸出，用戶可以輕易獲得FTI-OEM-STD的光學(xué)輸入信道。此外，用戶可以對(duì)此元件的內(nèi)部閃存固件進(jìn)行升級(jí)和更新。可為后期恢復(fù)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存緩沖器中，也可通過FTI-OEM-STD背板上的可調(diào)節(jié)+10V信號(hào)，直接將其發(fā)送至任何模擬輸入信號(hào)的讀取設(shè)備中。
FTI-OEM-STD調(diào)節(jié)器中有一個(gè)不易丟失的存儲(chǔ)緩沖器，它的存數(shù)上限為50000數(shù)據(jù)點(diǎn)。
展開 
HyperWorks在太陽能電池板系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
行業(yè)：電池板
挑戰(zhàn)：研發(fā)一種更加穩(wěn)健的支撐結(jié)構(gòu)以確保該產(chǎn)品能夠承受世界范圍內(nèi)的地震、風(fēng)載和雪載。
Altair 解決方案：利用HyperMesh進(jìn)行建模，并利用OptiStruct對(duì)電池板系統(tǒng)進(jìn)行 線性和非線性仿真。
優(yōu)點(diǎn)：提高結(jié)構(gòu)性能；減少產(chǎn)品重量；降低制造成本
背景介紹
BillyWight在2006年從加州大學(xué)圣迭戈分校畢業(yè)并獲得機(jī)械工程學(xué)位之后，成功創(chuàng)建了LuxonEngineering產(chǎn)品研發(fā)公司。該公司憑借專業(yè)的工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)，專注于航空、汽車、能源、醫(yī)療等多個(gè)行業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)和優(yōu)化問題，強(qiáng)調(diào)采用計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE）工具驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)流程。他們通過HyperWorksCAE工具對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行仿真分析，幫助客戶縮短產(chǎn)品研發(fā)周期并降低生產(chǎn)成本。
“我們的主要優(yōu)勢(shì)之一是通過仿真分析優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，”Wight說，“通過在生產(chǎn)物理樣機(jī)前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行反復(fù)迭代分析的方法，已經(jīng)為我們的客戶節(jié)省了大量的時(shí)間和成本。我們幾乎在設(shè)計(jì)流程中的各個(gè)方面使用仿真技術(shù)來推動(dòng)設(shè)計(jì)方案 的進(jìn)一步完善。我第一次接觸HyperWorks是在大學(xué)期間，如今它已是優(yōu)化及其它仿真分析的重要手段，并且成為我們主要的仿真工具。”
挑戰(zhàn)
在Luxon與一家大型工業(yè)用太陽能電池板主要制造商的合作項(xiàng)目（開發(fā)尺寸約 為50*70英寸、可跟隨太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的電池板）中，HyperWorks表現(xiàn)出極佳的性能。該 公司希望降低正在量產(chǎn)的一款產(chǎn)品的制造成本以及擴(kuò)大該產(chǎn)品的使用范圍。因此， 他們要求Luxon為其研發(fā)一種更加穩(wěn)健的支撐結(jié)構(gòu)以確保該產(chǎn)品能夠承受世界范圍 內(nèi)的地震、風(fēng)載和雪載。
展開 VirtualLab Unity應(yīng)用：太陽能電池板超寬帶減反射膜
應(yīng)用場(chǎng)景
可見光及近紅外光（400–1100 nm）約占太陽能總能量光譜的95%。為了確保在不同照明條件下實(shí)現(xiàn)高能量轉(zhuǎn)換效率，需考慮入射角范圍從0°到60°。在此情況下，通過合理設(shè)計(jì)初始結(jié)構(gòu)并優(yōu)化厚度，目標(biāo)是在該波長(zhǎng)及入射角范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平均反射率低于2%。
設(shè)計(jì)結(jié)果
設(shè)計(jì)結(jié)果如圖所示，整體在0°至60°入射角范圍內(nèi)的平均反射率低于2%，滿足設(shè)計(jì)要求。
設(shè)計(jì)流程
初始結(jié)構(gòu) 空氣 | L (0.3H) (0.3L 0.3H)^5 | 玻璃 是通過公式工具構(gòu)建的。
關(guān)于公式工具的更多信息: Tutorial 02: Formula Tool
對(duì)初始結(jié)構(gòu)在工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)不同入射角下的反射率進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示入射角度范圍的平均反射率高于設(shè)計(jì)目標(biāo)，因此需借助優(yōu)化工具對(duì)初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。
采用 Nelder-Mead 算法對(duì)各層厚度進(jìn)行優(yōu)化，目標(biāo)是在 400–1100 nm 波長(zhǎng)范圍內(nèi)、0° 至 60° 入射角范圍內(nèi)將平均反射率降低至 2% 以下。
關(guān)于優(yōu)化的更多信息: Tutorial 01: Optimization Workflow
通過優(yōu)化，最終獲得了滿足設(shè)計(jì)要求的膜層結(jié)構(gòu)。
展開 特斯拉因太陽能電池板缺陷被舉報(bào)，SEC已展開調(diào)查
蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)證券交易委員會(huì)(SEC)收到的一封投訴信顯示，有人舉報(bào)特斯拉多年來未告知股東和公眾，其太陽能電池板系統(tǒng)存在缺陷，可能會(huì)引起火災(zāi)，SEC已就這項(xiàng)指控對(duì)特斯拉展開調(diào)查。
此前也曾有關(guān)于特斯拉太陽能電池系統(tǒng)存在起火風(fēng)險(xiǎn)的報(bào)道，但這是SEC首次對(duì)此展開調(diào)查。SEC對(duì)特斯拉展開調(diào)查是回應(yīng)特斯拉前現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量經(jīng)理Steven Henkes依據(jù)《信息自由法》(Freedom of Information Act)提出的要求。Henkes在2019年就曾舉報(bào)過特斯拉的太陽能系統(tǒng)存在起火風(fēng)險(xiǎn)，并要求SEC提供有關(guān)該報(bào)告的信息。
9月24日，SEC在給Henkes的回復(fù)中表示：“我們已經(jīng)與執(zhí)法部門的工作人員確認(rèn)，你所要求提供信息的調(diào)查仍在進(jìn)行中。” SEC拒絕了他提供記錄的要求。SEC的官員表示，這封信不應(yīng)該被視為特斯拉出現(xiàn)違法行為的跡象。
特斯拉沒有置評(píng)，而SEC拒絕置評(píng)。
（圖片來源：特斯拉）
2016年，在特斯拉收購SolarCity幾個(gè)月前，Henkes以質(zhì)量工程師的身份加入了SolarCity。他告訴路透社，收購?fù)瓿珊螅膷徫宦氊?zé)發(fā)生了變化，隨后他意識(shí)到特斯拉太陽能系統(tǒng)存在起火風(fēng)險(xiǎn)。
Henkes向SEC的舉報(bào)中提到，他告訴特斯拉管理層，特斯拉需要關(guān)閉容易起火的太陽能系統(tǒng)，并向安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)報(bào)告，并通知消費(fèi)者。當(dāng)他的請(qǐng)求被忽視時(shí)，他繼續(xù)向監(jiān)管機(jī)構(gòu)舉報(bào)了特斯拉。
Henkes向SEC舉報(bào)，特斯拉在收購SolarCity前后都沒有向股東披露其“在財(cái)產(chǎn)損失、用戶受傷和火災(zāi)等方面的責(zé)任和風(fēng)險(xiǎn)”。
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摘要
應(yīng)用場(chǎng)景
設(shè)計(jì)結(jié)果
可見光及近紅外光（400–1100 nm）約占太陽能總能量光譜的95%。為了確保在不同照明條件下實(shí)現(xiàn)高能量轉(zhuǎn)換效率，需考慮入射角范圍從0°到60°。在此情況下，通過合理設(shè)計(jì)初始結(jié)構(gòu)并優(yōu)化厚度，目標(biāo)是在該波長(zhǎng)及入射角范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平均反射率低于2%。
設(shè)計(jì)流程
設(shè)計(jì)結(jié)果如圖所示，整體在0°至60°入射角范圍內(nèi)的平均反射率低于2%，滿足設(shè)計(jì)要求。
細(xì)菌裝上“太陽能電池板”合成乙酸更高效
美國(guó)科學(xué)家近日在華盛頓舉行的美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)年會(huì)上報(bào)告說，他們?yōu)橐环N細(xì)菌裝上“太陽能電池板”，使它學(xué)會(huì)光合作用，利用太陽能生產(chǎn)有機(jī)化合物，且效率比植物光合作用更高。
人工光合作用是可再生能源和綠色化工方面的一個(gè)研究熱點(diǎn)。美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究人員說，目前的人工光合作用手段大多成本較高，他們的這項(xiàng)技術(shù)所用材料相對(duì)廉價(jià)，而且不會(huì)產(chǎn)生廢物。
研究人員把能高效吸收陽光的硫化鎘半導(dǎo)體納米晶體覆蓋在能生產(chǎn)乙酸的熱醋穆爾氏菌表面，使它能利用太陽能運(yùn)作，以二氧化碳和水為原料高效合成乙酸。
乙酸是一種用途廣泛的化工原料。產(chǎn)乙酸菌一般生活在土壤中缺乏氧氣的環(huán)境里，通過無氧呼吸過程生產(chǎn)乙酸。實(shí)驗(yàn)表明，裝備硫化鎘“太陽能電池板”的熱醋穆爾氏菌能大幅提高生產(chǎn)乙酸的速度，運(yùn)作效率可達(dá)80%以上，比植物的光合作用效率更高，并且這種反應(yīng)過程能自行維持下去。
研究人員表示，該技術(shù)在付諸實(shí)用之前還有待進(jìn)一步改善，比如用無毒材料取代硫化鎘。此外，這種光合作用過程在自然界里也有可能發(fā)生，如果將來科學(xué)界發(fā)現(xiàn)有類似功能的天然生物，將具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
展開 新型太陽能電池板問世，黑夜也能發(fā)電
太陽能電池板是以太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片，只要滿足一定的光照即可將光能轉(zhuǎn)化為熱能。近日，斯坦福大學(xué)科學(xué)家們研發(fā)出一種新技術(shù)，該技術(shù)可使太陽能電池板在黑夜中產(chǎn)生電能。
根據(jù)發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)》上的論文介紹，它就像一個(gè)經(jīng)典的太陽能電池板，在白天將陽光轉(zhuǎn)化為電能。到了晚上，嵌入式熱電發(fā)電機(jī) （TEG） 則會(huì)“從光伏電池與周圍環(huán)境之間的溫差中獲取電能” 。
眾所周知，光子通過與物質(zhì)的分子碰撞后將動(dòng)能轉(zhuǎn)移到分子上，分子動(dòng)能升高開始發(fā)熱，因此除絕對(duì)零度外任何物體都會(huì)放射出紅外線，紅外線唯一能感覺存在的就是它的熱效應(yīng)，但這個(gè)過程絕不是單向的。
太陽輻射在白天將地球加熱，晚上被作為紅外光釋放出來，科學(xué)家們研發(fā)了一種紅外夜視鏡相同材料建造的熱輻射二極管，通過接收熱源輻射到較冷區(qū)域的熱能能量轉(zhuǎn)化為電能。
將功率轉(zhuǎn)換器從冷端換到熱端制作太陽能板，研究人員表示這是全世界首次實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)，雖然在夜間只能產(chǎn)生約1/10的太陽能電池板的電量，但只要不斷改進(jìn)，未來或許可以創(chuàng)造出只依靠人體或動(dòng)物散發(fā)的熱量便可運(yùn)行的設(shè)備。
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的斯坦福大學(xué)電氣工程師Shanhui Fan表示，他們?yōu)楣夥?em>電池附上了一種稱為熱電模塊的絕緣材料。這種材料就像一個(gè)水電站大壩，吸收熱流并從中產(chǎn)生能量。
該技術(shù)通過將白天的熱量捕獲到散熱器中來發(fā)揮作用。然后，當(dāng)這種能量自然地輻射回太空時(shí)，其中一些能量可以被TEG和一種可以捕獲熱波長(zhǎng)的獨(dú)特材料捕獲。
盡管取得了突破性進(jìn)展，但該技術(shù)仍然存在許多挑戰(zhàn)。首先，夜間產(chǎn)生的功率僅為50mW/平 ，而標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池板約為1000W/平。其次，熱量會(huì)相對(duì)較快地冷卻下來，從而轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生的電量衰減。
展開 提升機(jī)械性能、降低生產(chǎn)成本 HyperWorks在太陽能電池板系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
他說，“當(dāng)前，我們需要分析像太陽能電池板之類的大規(guī)模產(chǎn)品。在進(jìn)行太陽能電池板（約860萬網(wǎng)格）模態(tài)頻率分析時(shí)，OptiStruct自動(dòng)多級(jí)子結(jié)構(gòu)特征值求解方法(AMSES)的計(jì)算效率比Lanczos方法快2.5倍， 而計(jì)算結(jié)果僅有0.003%的偏差。”
Wight是HyperWorks軟件、許可管理模式及持續(xù)開發(fā)的新功能的忠實(shí)用戶。“與Altair合作過程中，最令人興奮的是該公司一直在努力開發(fā)他們的產(chǎn)品，”他說，“他們不斷發(fā)布新的解決方案（例如集成在HyperWorks中的AcuSolve）并且允許我們?cè)谕粫r(shí)間使用這些方案。另外，Altair許可管理模式對(duì)我們也非常有利，因?yàn)槲覀冃枰谕粫r(shí)間使用所有的功能。通過HyperWorks一體化的軟件包，我們不必單獨(dú)購買許可證。”
借助于HyperWorks，Luxon Engineering正走在仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的最前沿，且Luxon的客戶也因此獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
展開 
華東理工：鍵合強(qiáng)度對(duì)鈣鈦礦太陽能電池錨定基自組裝單分子膜的調(diào)節(jié)
圖3.光伏性能
圖4.PSCs中復(fù)合分析的電學(xué)和光學(xué)特性。
圖5.基于TPT-P6的大面積PSC的性能和穩(wěn)定性
本文來自微信公眾號(hào)“材料科學(xué)與工程”。歡迎轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系，未經(jīng)許可謝絕轉(zhuǎn)載至其他網(wǎng)站。
基于COMSOL的太陽能電池多層介質(zhì)薄膜的吸收特性分析 ￥600
本案例膜層有45層， 由Al2O3,TiO2,SIN 等組成。每個(gè)材料的折射率又是波長(zhǎng)相關(guān)。 計(jì)算要點(diǎn)介紹
1.多層介質(zhì)薄膜的吸收，反射，散射在COMSO如何計(jì)劃。
2.模型特別多層時(shí)，如何快速輸入，操作，不需要一層一層的輸入。
方法： 采用matlab 編程讀取膜系數(shù)據(jù)，然后聲場(chǎng)一些COMSOL 運(yùn)行命令（方法），在點(diǎn)擊方法coating1 的運(yùn)行，則多層介質(zhì)模型即可自動(dòng)生成。 該方法特別適合，膜系數(shù)據(jù)特別多層，或需要研究不同膜系情況下規(guī)律，可快速更改。
本案例模型及相關(guān)操作見附件、收費(fèi)內(nèi)容部分，凡購買本案例的朋友，結(jié)合附件中的模型及相關(guān)操作說明在仿真操作上還有什么疑問，請(qǐng)與我溝通交流。
蓄電池安裝支架強(qiáng)度分析 ￥1
1 分析目的
2 使用軟件說明
3 有限元模型建立
4 邊界條件
5 計(jì)算結(jié)果
5.1. 蓄電池壓板應(yīng)力云圖
5.2. 蓄電池固定螺桿應(yīng)力云圖
5.3. 蓄電池固定螺桿上螺母應(yīng)力云圖
5.4. 蓄電池安裝板應(yīng)力云圖
6 分析結(jié)論
1 分析目的
以國(guó)家汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T518—2007 對(duì)螺栓預(yù)緊力標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對(duì)不同型號(hào)蓄電池安裝支架進(jìn)行強(qiáng)度分析，得到蓄電池安裝支架在相同螺栓預(yù)緊力作用下的應(yīng)力分布情況，來對(duì)比驗(yàn)證其設(shè)計(jì)的合理性。
2 使用軟件說明
以 Abaqus/standard 進(jìn)行隱式接觸分析。
3 有限元模型建立
根據(jù)設(shè)計(jì)部門提供的 CAD 數(shù)模建立有限元模型如圖下圖所示。蓄電池壓板、蓄電池安裝板、蓄電池固定螺桿及螺母均采用六面體單元離散，由于分析中不考慮蓄電池的變形和受力，故將其定義為剛體，這樣有利于節(jié)省計(jì)算時(shí)間。蓄電池固定螺桿中的螺母與蓄電池壓板處、螺桿與托板掛鉤處均定義接觸。
展開 氫燃料電池雙極板材料工藝分析
2、生產(chǎn)工藝
石墨雙極板的生產(chǎn)加工主要分為兩類。一個(gè)是膨脹石墨復(fù)合材料的板材成形工藝，另一個(gè)是膨脹石墨復(fù)合材料的板材成形工藝類是石墨粉末和樹脂混合材料的成型/注射成型工藝。引用加拿大AFCC 2017年公開的關(guān)于這兩種流程類型的分析報(bào)告。
第一類：膨脹石墨板經(jīng)過光、成型、去除后滲透樹脂、硫化、粘合、密封硫化工藝；最后形成雙極板產(chǎn)品。
該工程具有以下特點(diǎn)：
能很好地滿足極板外形、表面幾何輪廓和機(jī)械尺寸的要求。
膨脹石墨材料的連續(xù)性導(dǎo)致導(dǎo)電和熱傳導(dǎo)性高。
滿足需要的表面疏水性特性需要通過工藝和材料的共同處理來解決。
采用軋制工藝，設(shè)計(jì)精度和工藝精度有待進(jìn)一步提高。
夾緊壓力、樹脂配比及表面接觸阻力的后處理是影響極板性能的關(guān)鍵。
第二類：首先準(zhǔn)備石墨粉末和樹脂的混合材料，然后對(duì)混合材料和模具進(jìn)行成型前處理；進(jìn)行成型和硫化，最后粘合和密封形成產(chǎn)品。
該工藝具有以下特點(diǎn)：
能很好地滿足極板外形、表面幾何輪廓和機(jī)械尺寸的要求。
由于混合粒子阻斷石墨材料的連續(xù)性，高電流下的電導(dǎo)率需要進(jìn)一步提高。
滿足表面疏水性特性的需要，通過工藝和材料的共同處理來解決。
樹脂的比例和選擇型、硫化時(shí)間及表面接觸電阻的后處理是影響極板性能的關(guān)鍵。
目前，制備石墨雙極板的技術(shù)基本成熟，但由于石墨的脆性，雙極板的體積增大，成本增加，成為石頭。墨水將逐漸被金屬和復(fù)合材料代替。
二、金屬雙極板
金屬雙極板比石墨雙極板具有相似的高導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，但后者具有更好的機(jī)械強(qiáng)度，氣體阻力和沖擊阻力，所以可以更薄更輕，密度比功率大。同時(shí)，金屬雙極板制作工藝少，量產(chǎn)工藝成熟，可以大大降低量產(chǎn)成本。
大幅減少的熱容量使金屬板具有更強(qiáng)的低溫啟動(dòng)能力，陽極板厚度非常薄，可準(zhǔn)備到——適合大規(guī)模生產(chǎn)，小于1毫米，可大大降低制作成本。
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