(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111411491.5 (22)申请日 2021.11.25 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 冯聪　罗聪　杨代军　明平文　 张存满　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 代理人 丁云 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于有限元技术的燃料电池双极板抗 压性能分析方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于有限元技术的燃料电 池双极板抗压性能分析方法， 该方法包括如下步 骤： S1、 构建双极板和密封圈的3D模型； S2、 将双 极板和密封圈的3D模型导入有限元分析软件； S3、 对双极板和密封圈的模型进行相应设置； S4、 对双极板受压过程进行有 限元分析获取双极板 应力分布情况。 与现有技术相比， 本发明采用计 算机有限元分析技术对组装压力下双极板的力 学性能进行分析， 不仅减少了大量的实验时间和 材料浪费， 省去制造实际双极板模型的繁琐工 艺， 计算出双极板的应力分布情况， 还能依据几 何结构特征与性能的关系来 设计双极板3D 模型， 为开发性能优异的燃料电池双极板提供科学依 据。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114117855 A 2022.03.01 CN 114117855 A 1.一种基于有限元技术的燃料电池双极板抗压性能分析方法， 其特征在于， 该方法包 括如下步骤： S1、 构建双极板和密封圈的3D模型； S2、 将双极板和密封圈的3D模型导入有限元分析 软件； S3、 对双极板和密封圈的模型进行相应设置； S4、 对双极板受压过程进行有限元分析获取双极板应力分布情况。 2.根据权利要求1所述的一种基于有限元技术的燃料电池双极板抗压性能分析方法， 其特征在于， 步骤S3具体为： S301、 对双极板模型和密封圈的3D模型 赋予相应参数属性； S302、 将双极板 3D模型和密封圈3D模型进行装配； S303、 模拟双极板受压过程， 设置相应分析步 参数， 控制双极板受力加载时间； S304、 对双极板与密封圈的接触面进行配置， 并施加相应载荷和设置边界条件进行约 束； S305、 对装配好的模型进行网格划分。 3.根据权利要求2所述的一种基于有限元技术的燃料电池双极板抗压性能分析方法， 其特征在于， S301中参数属性包括密度、 杨氏模量、 泊松比、 双极板塑性和密封圈超弹性属 性。 4.根据权利要求2所述的一种基于有限元技术的燃料电池双极板抗压性能分析方法， 其特征在于， S302 中装配时将双极板3D模型和密封圈3D模型从中间剪切为两部分， 仅装配 其中一部分。 5.根据权利要求2所述的一种基于有限元技术的燃料电池双极板抗压性能分析方法， 其特征在于， S303中设置分析步过程中采用静态， 通用的分析步， 总时间为10， 最大增量步 为1， 最小增量 步为1E‑10， 并开启大变形设置 。 6.根据权利要求2所述的一种基于有限元技术的燃料电池双极板抗压性能分析方法， 其特征在于， S3 04具体为： 对双极板与密封圈之间的接触面施加Tie绑定， 选取密封圈为主面， 双极板为从面； 对最上层的密封圈施加沿法线向下的载荷， 最下层密封圈进行边界条件约束使其固 定， 模拟双极板受压过程。 7.根据权利要求2所述的一种基于有限元技术的燃料电池双极板抗压性能分析方法， 其特征在于， S3 05具体为： 将双极板模型分为三个区域： 双极板进气孔、 进水孔以及之间的连接孔洞或流道为一 个区域， 记作进气孔区域； 中间平行流道为一个区域， 记作平行流道 区域； 密封圈与双极板 在平行流道附近 接触部分为 一个区域， 记作密封圈接触区域； 对双极板的不同区域以及 密封圈分别进行网格划分。 8.根据权利要求7所述的一种基于有限元技术的燃料电池双极板抗压性能分析方法， 其特征在于， 进气孔区域选择四面体网格进 行划分， 网格密度最大； 密封圈接触区域选用六 面体网格进行划分， 网格密度小于进气孔区域密度； 平行流道 区域模型选择六面体网格进 行划分， 网格密度小于密封圈接触区域。 9.根据权利要求8所述的一种基于有限元技术的燃料电池双极板抗压性能分析方法，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114117855 A 2其特征在于， 密封圈的网格 类型为六面体， 网格密度最小。 10.根据权利要求1所述的一种基于有限元技术的燃料电池双极板抗压性 能分析方法， 其特征在于， 该 方法还包括步骤： S5、 基于有限元分析得到双极板应力分布情况对双极板模型进行优化， 重复步骤S1～ S4直至分析 结果达到预期标准。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114117855 A 3