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地下储氢罐套管密封结构强度分析及优化设计

官彦兵 朱鹏龙 李清 付磊 张应迁 罗云蓉 林莉

四川轻化工大学学报(自然科学版)2024,Vol.37Issue(2):23-30,8.
四川轻化工大学学报(自然科学版)2024,Vol.37Issue(2):23-30,8.DOI:10.11863/j.suse.2024.02.04

地下储氢罐套管密封结构强度分析及优化设计

Strength Analysis and Optimization Design of Casing Sealing Structure of Underground Hydrogen Storage Tank

官彦兵 1朱鹏龙 2李清 3付磊 4张应迁 5罗云蓉 1林莉6

作者信息

  • 1. 四川轻化工大学机械工程学院,四川 自贡 643000
  • 2. 四川轻化工大学化学工程学院,四川 自贡 643000
  • 3. 四川轻化工大学工程实践中心,四川 自贡 643000
  • 4. 四川轻化工大学机械工程学院,四川 自贡 643000||深地科学与工程教育部重点实验室,四川大学,成都 610225||灾变力学与工程防灾四川省重点实验室,四川大学,成都 610065
  • 5. 四川轻化工大学土木工程学院,四川 自贡 643000
  • 6. 四川轻化工大学化学工程学院,四川 自贡 643000||钒钛资源综合利用四川省重点实验室,四川 攀枝花 617000
  • 折叠

摘要

Abstract

This study focuses on the connection part of the casing of the hydrogen storage tank at a hydrogen refueling station.Using the finite element analysis method,the strength of the sealing surface of the storage tank under 45 MPa gas pressure is analyzed,and the stress distribution pattern of the sealing surface of the storage tank under different working conditions is obtained.At the same time,by comparing the stress extreme values of the sealing surface under different working conditions,the limit value of the casing pre-tightening force is determined.Based on the response surface optimization module in the ANSYS software,with the sealing surface contact pressure greater than 462.14 MPa and the minimum stress intensity as the optimization target,a sealing surface size optimization scheme for the casing port is proposed.The results show that the limit value of the casing pre-tightening force is 2.8875×106 N.In addition,after optimization,the sealing surface contact pressure remains basically unchanged,and the maximum stress value is reduced by 10%.This not only ensures the sealing effectiveness but also reduces the stress value.The optimal shoulder angle,the distance between the sealing arc surface and the tapered thread,and the arc surface radius are determined to be 56.32°,13.037 mm and 18.77 mm,respectively.The structural size optimization of the sealing surface between the hydrogen storage tank casing and the interface has reference significance.

关键词

高压容器/有限元/ANSYS/响应面/套管密封/优化设计

Key words

high pressure vessel/finite element/ANSYS/response surface/casing seal/optimization design

分类

数理科学

引用本文复制引用

官彦兵,朱鹏龙,李清,付磊,张应迁,罗云蓉,林莉..地下储氢罐套管密封结构强度分析及优化设计[J].四川轻化工大学学报(自然科学版),2024,37(2):23-30,8.

基金项目

国家自然科学基金项目(52171062) (52171062)

深地科学与工程教育部重点实验室开放基金项目(DUSE202302) (DUSE202302)

灾变力学与工程防灾减灾四川省重点实验室(四川大学)2021年开放基金项目(FMEDP202109) (四川大学)

钒钛资源综合利用四川省重点实验室开放基金项目(2022FTSZ14) (2022FTSZ14)

过控装备与控制工程四川省高校重点实验室开放基金项目(GK202204) (GK202204)

四川轻化工大学大学生创新创业项目(CX2022042) (CX2022042)

四川轻化工大学学报(自然科学版)

2096-7543

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