고체 상태 수소 탱크에서 냉각 시스템을 차단하는 임계 변형이 발생했습니다. 이 고장은 수소화 금속 분말의 충전 및 방전 사이클 동안 체적 팽창으로 인해 발생했습니다. 이를 해결하기 위해 VGSTUDIO MAX, Ansys 및 SolidWorks를 통합하는 3D 파이프라인이 구현되어 재료의 점진적 압축을 시뮬레이션하고 물리적 프로토타입에서 발생하기 전에 열 붕괴 지점을 예측할 수 있게 되었습니다.
주기적 압축 및 열 응력 분석을 위한 3D 파이프라인 🔬
워크플로는 VGSTUDIO MAX를 사용하여 여러 사이클 후 수소화물 분말 층의 내부 형상을 스캔하고 재구성하는 것으로 시작되었습니다. 다공성이 15% 이상 감소한 과도한 압축 영역이 식별되었습니다. 이 데이터는 Ansys로 내보내져 주기적 체적 팽창을 시뮬레이션하고 20°C에서 150°C까지 다양한 열 하중을 적용했습니다. 결과 응력 맵은 누적 변형이 탱크 벽에 대한 임계 접촉 지점을 생성한다는 것을 보여주었습니다. 마지막으로 SolidWorks를 사용하여 내부 간격과 냉각 코일 형상을 재설계하여 마찰 지점을 제거하고 유체 순환을 보장했습니다.
보이지 않는 압축: 수소 시스템의 조용한 적 ⚠️
가장 큰 과제는 초기 변형이 아니라 점진적이고 감지하기 어려운 특성이었습니다. 각 충전 사이클은 분말을 약간 압축하여 열 팽창을 위한 여유 공간을 줄였습니다. Ansys 시뮬레이션은 200사이클 후 누적 응력이 용기의 탄성 한계를 초과하는 것으로 나타났습니다. 이 사례는 금속 수소화물의 재료 피로가 압력뿐만 아니라 체적 팽창과 열 열화 간의 상호 작용에 달려 있음을 보여줍니다. 이러한 결합을 무시하면 시스템이 조기 기계적 고장을 겪게 됩니다.
고체 상태 수소 탱크용 금속 수소화물 피로에서 열 차단 온도와 주기적 변형률 사이의 관계는 무엇입니까?
(추신: 재료 피로는 10시간 시뮬레이션 후의 당신과 같습니다.)