[发明专利]一种提高液氢储罐防旋转装置有限元分析精度的方法

权利要求书

1.一种提高液氢储罐防旋转装置有限元分析精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，创建静力学分析模块，建立液氢储罐的三维模型，包括外罐体、内罐体、鞍座、防旋转装置、夹层支撑管件，并针对储罐模型进行结构静力分析，得到主模型的应力和应变结果，具体包括以下子步骤：

S11：在静力学分析模块中构建液氢储罐的三维模型，采用部分结构抽中间面方法提高计算机的运算效率，并定义各零部件的材料类型，主要包括各类材料的弹性模量和泊松比；

S12：进行有限元网格划分，并定义各零件之间的接触关系将它们装配在一起；接触关系主要包括：支腿与内容器之间的接触，支腿与外容器之间的接触，支腿与鞍座之间的接触，鞍座与外容器之间的接触，防旋转装置与内容器之间的接触，防旋转转置与外容器之间的接触；其中，实体与实体之间采取绑定接触，壳体与壳体之间采取绑定接触，实体与壳体之间采取多点约束法(MPC)绑定接触；

S13：针对上述处理好的液氢储罐模型施加荷载，具体包括液氢储罐模型整体施加重力G，在鞍座底面施加固定载荷，对内外容器施加0.1MPa压力P，以及定义液氢储罐受到前进方向8g冲击加速度F；

S14：利用有限元分析算法(FEM)，根据液氢储罐的三维模型及其载荷约束条件，求解液氢储罐主模型的应力和应变结果；

步骤二，在上述结构静力分析的基础上，创建子模型分析模块，切割防旋转装置的子模型，防旋转装置包括外加强环、内加强环、玻璃钢板、内罐体限位柱、定位环、限位管顶盖、外罐体限位管，外容器限位管焊接在外罐体顶部的通孔内，外容器限位管上开口焊接有限位管顶盖，外容器限位管下开口焊接有玻璃钢板，玻璃钢板中间设置有通孔，通孔内焊接有定位环和内罐体限位柱，内罐体限位柱可以在定位环内上下滑动，内罐体限位柱下端与内罐体焊接连接；内加强环和外加强环依次设置在外容器限位管的外圆周且通过焊接连接，内加强环和外加强环同时也焊接在外罐体的内壁上；并针对防旋转装置进行有限元分析，得到其应力分布结果，具体包括以下子步骤：

S21：基于已获得的液氢储罐主模型的材料分布和应力分析结果，在子模型分析模块中利用slice切割方法建立液氢储罐防旋转装置的局部分析结构；切割防旋转装置子模型时，需要远离应力梯度大的区域，否则会影响计算结果的准确性；

S22：重新定义防旋转装置子模型各类零部件之间的接触，定义内容器限位柱与定位环之间采用No Separation接触方式，防旋转装置子模型其余各类零部件连接方式为共节点方式，各接触部位的接触算法采用多点约束法(MPC)；

S23：对处理好的防旋转装置子模型进行网格划分；对关键分析区域采用Refinement局部单元细化，具体包括内容器限位柱与定位环接触部位、玻璃钢与定位环接触部位；

S24：根据液氢储罐主模型静力学分析模块的计算结果，导入切割边界的边界约束条件，并载入荷载，导入切割边界处的位移结果数据将作为防旋转装置子模型的位移约束；

S25：利用有限元分析算法，根据防旋转装置的三维模型及其载荷约束条件，求解防旋转装置的总体等效应力和总体变形、玻璃钢最大主应力和最大剪应力。