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申请/专利权人：中国石油大学(华东)

摘要：本发明公开一种冷热循环过程中SOFC双极板蠕变疲劳寿命预测方法，属于疲劳寿命预测技术领域，包括步骤：建立单电池三维几何模型及多物理场模型，计算其在冷热循环下的温度场；基于得到的温度场对单电池进行固体力学分析，计算其在冷热循环下的应力场；利用与双极板材质相同的材料制备蠕变疲劳试样并进行高温蠕变疲劳试验，获取与Larson‑Miller蠕变模型相关的参数，得到双极板材料的Larson‑Miller方程；基于双极板材料的Larson‑Miller方程，利用疲劳分析软件进行蠕变疲劳模拟，预测冷热循环过程中双极板的蠕变疲劳寿命。本发明利用数值模拟的方法将冷热循环服役工况的应力场、温度场与双极板材料本身的蠕变疲劳特性相结合，能够准确计算得到冷热循环过程中双极板的蠕变疲劳寿命。

主权项：1.一种冷热循环过程中SOFC双极板蠕变疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括步骤：（1）根据固体氧化物燃料电池单电池结构，建立单电池三维几何模型；（2）将步骤（1）建立的单电池三维模型导入Fluent有限元分析软件中，根据实际工况设置有限元模拟所需的物理参数、边界条件、假设条件，根据假设条件设置关于气体流动及传热的控制方程，建立基于流动和传热相耦合的单电池多物理场模型，在Fluent软件中进行有限元模拟计算，获取单电池在冷热循环下的温度场分布；（3）基于步骤（2）所获取的温度场分布对单电池进行固体力学分析，获取单电池在冷热循环下的应力场分布；（4）利用与单电池的双极板材质相同的材料制备若干个蠕变疲劳试样，并进行高温蠕变疲劳试验，获取与Larson-Miller蠕变模型相关的参数，得到双极板材料的Larson-Miller方程；（5）基于步骤（4）得到的双极板材料的Larson-Miller方程，利用疲劳分析软件中进行蠕变疲劳模拟，预测冷热循环过程中固体氧化物燃料电池双极板的蠕变疲劳寿命；所述步骤（3）具体为：（31）将步骤（2）得到的温度场结果中的流道表面的温度场导入ANSYSWorkbench仿真软件中的瞬态温度模块中，在该瞬态温度模块中施加固体热边界条件，重新计算单电池在冷热循环过程中的体温度场；（32）将步骤（31）重新计算得到的体温度场结果导入ANSYSWorkbench仿真软件中的瞬态动力学模块中，施加固体力学边界条件，计算单电池在冷热循环过程中的应力场；所述步骤（5）具体为：将步骤（3）所获取的单电池在冷热循环下的应力场、步骤（3）重新计算的体温度场、步骤（4）得到的双极板材料的Larson-Miller方程导入疲劳分析软件中，利用CAE技术进行蠕变疲劳模拟，预测冷热循环过程中固体氧化物燃料电池双极板的蠕变寿命。

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百度查询： 中国石油大学(华东) 冷热循环过程中SOFC双极板蠕变疲劳寿命预测方法