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Residual Stresses and Forming Quality of Metal Bipolar Plates for PEMFC During the Stamping Process

China Petroleum Processing & Petrochemical Technology 2023年第2期25卷 51-64页

作者： Zhang Jie Wang Ruichuan wu ningpan National Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation Southwest Petroleum UniversityChengdu 610500China School of Mechatronic Engineering Southwest Petroleum UniversityChengdu 610500China

Stamping is a critical step in the manufacture of metallic bipolar plates.Typically,residual stress and a spring back effect appear on the bipolar plate after the stamping process,which impacts on the performance and lifetime of the proton exchange membrane fuel cell(PEMFC).The residual stress and spring back behavior which occur as a result of stamping a bipolar plate are investigated in this study.The effects of the punch radius,the die radius,the channel depth,and the clearance between the punch and the die on the residual stress and forming quality of the bipolar plate are examined.The stamping process can be divided into three stages.The high stress area and the middle section residual stress area were selected to study the formation process and to obtain the composition of the residual stress regions.Spring back was mainly related to the position of the fixed end of the sheet and the degree of plastic deformation,and the sheet thickness have increased by 2μm after spring back.Based on the results of finite element analysis,as described by the distribution of residual stress,the formation,the thickness of the middle cross section and the equivalent plastic strain,it was found that all the tool parameters affected the distribution of the residual stress.This research can provide a design reference for the manufacture of metallic bipolar plates based on the stamping process.

关键词： PEMFC metallic bipolar plate stamping residual stress spring back

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封井后提放钻杆过程中球形防喷器胶芯力学行为

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润滑与密封 2022年第11期47卷 172-180页

作者：张杰武宁盼张川刘鸣赵琳阎永宏西南石油大学机电工程学院四川成都610500 油气装备技术四川省科技资源共享服务平台四川成都610500 四川宝石机械钻采设备有限责任公司四川广汉618300 中油国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司陕西宝鸡721002

球形防喷器封井后强行起下钻作业极易导致胶芯密封失效,为研究动密封过程中防喷器胶芯失效机制,基于橡胶大变形理论建立球形防喷器动态密封数值模型,探究球形防喷器胶芯在封井和起下钻过程的应力分布和失效模式。结果表明:球形防喷器密... 详细信息

球形防喷器封井后强行起下钻作业极易导致胶芯密封失效,为研究动密封过程中防喷器胶芯失效机制,基于橡胶大变形理论建立球形防喷器动态密封数值模型,探究球形防喷器胶芯在封井和起下钻过程的应力分布和失效模式。结果表明:球形防喷器密封钻杆后,胶芯内壁会产生条状褶皱,支撑筋下板块拐角处产生鼓点状应力分布,颈部和背部存在应力集中现象;当钻杆倾斜时,钻杆与胶芯接触密封区也发生倾斜,胶芯左右两侧应力小幅增大;起下钻过程中,胶芯内壁的条状应力集中变为片状分布,钻杆接头进出密封区域时,接触应力发生突变。

关键词：球形防喷器胶芯起下钻支撑筋力学行为

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基于响应曲面法的闸板防喷器壳体优化设计

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石油工业技术监督 2023年第3期39卷 48-52,77页

作者：武宁盼张杰张川陈涛刘鸣赵琳陈良刚中油国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司陕西宝鸡721002 西南石油大学机电工程学院四川成都610500 四川宝石机械钻采设备有限责任公司四川广汉618300

针对FZ35-105防喷器存在体积大、质量大等难题,建立105 MPa闸板防喷器壳体承载数值计算模型,研究防喷器壳体长度、宽度和高度对力学性能的影响。基于响应曲面法设计了17个实验组,系统研究了壳体长度、宽度和高度之间交互作用对壳体应力... 详细信息

针对FZ35-105防喷器存在体积大、质量大等难题,建立105 MPa闸板防喷器壳体承载数值计算模型,研究防喷器壳体长度、宽度和高度对力学性能的影响。基于响应曲面法设计了17个实验组,系统研究了壳体长度、宽度和高度之间交互作用对壳体应力影响,构建了以等效应力为响应值的二次响应面模型,通过求解得到最小响应值下闸板防喷器最优壳体尺寸参数,并将优化前后结构强度进行对比。采用有限元与响应曲面相结合方法,为防喷器壳体尺寸优化提供了新思路,也可用于其他多参数优化设计。

关键词：防喷器壳体有限元等效应力响应曲面优化设计

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爆破冲击波在台阶法隧道内的传播特性研究

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中国安全生产科学技术 2023年第3期19卷 101-107页

作者：廖杭方晓峰吴震李梦可余涛方勇西南交通大学土木工程学院四川成都610031 广东交通实业投资有限公司广东广州510623 四川省铁路建设有限公司四川成都610041

为了解决目前隧道施工过程中掌子面开挖爆破产生的冲击波容易造成工程灾害的问题,基于宁攀高速胜利隧道台阶法开挖的实际情况,采用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA及现场测试的方法研究冲击波在隧道上下台阶区段的传播规律。研究结果表明:初... 详细信息

为了解决目前隧道施工过程中掌子面开挖爆破产生的冲击波容易造成工程灾害的问题,基于宁攀高速胜利隧道台阶法开挖的实际情况,采用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA及现场测试的方法研究冲击波在隧道上下台阶区段的传播规律。研究结果表明:初始冲击波传播至下台阶断面时先扩散至中上区域,与拱顶及侧壁碰撞反射后再传播至下部区域;冲击波在下台阶段0~10 m范围内,经多次反射叠加形成提升幅度约30%的第2次超压峰值;冲击波由上台阶较小断面进入下台阶较大断面传播时,超压衰减速度相对加快,过渡界面前后10 m范围内衰减系数由1.01%最高提升至1.05%。现场实测数据与数值模拟结果在上下台阶段得到的波形传播规律基本一致,验证数值模拟的可靠性。研究结果可为实际工程中爆破冲击波在变截面隧道中的控制措施提供参考。

关键词：公路隧道冲击波台阶法传播规律现场测试

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