现代制造工程 ›› 2023, Vol. 512 ›› Issue (5): 58-64.doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2023.05.009

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基于响应面法的燃料电池商用车储氢系统多目标优化设计

陆文丽,黄伟,许恩永,陈萌竹,兰克俊   

  • 出版日期:2023-05-18 发布日期:2023-06-12
  • 基金资助:
    广西科技重大专项项目(桂科AA22068055,桂科AA22068060,桂科AA22068061)

  • Online:2023-05-18 Published:2023-06-12

摘要: 以某燃料电池商用车储氢系统为研究对象,为提升其抗冲击能力和满足结构轻量化设计要求,利用HyperMesh软件建立储氢系统有限元模型,对其结构进行多目标优化设计。依据GB/T 26990—2011要求对储氢系统进行仿真分析,仿真分析结果表明,氢气瓶与固定部件的相对位移小于13 mm,固定部件强度、刚度均满足国标要求,但氢气瓶受向上8g冲击力时储氢系统框架的最大应力超过材料屈服强度。结合储氢系统结构质量分布情况,选取储氢系统框架关键部件厚度作为设计变量,以储氢系统质量和氢气瓶受向上8g冲击力时框架最大应力为优化目标,运用最优拉丁超立方试验设计,建立响应面近似模型,最后采用第二代非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II,NSGA-Ⅱ)进行多目标优化。结果表明,优化后储氢系统的质量减少了3.6%,氢气瓶受向上8g冲击力时储氢系统框架最大应力减小了20.2%,满足强度、刚度要求,优化后的框架设计更加合理,储氢系统结构安全性和轻量化程度均得到提升。

关键词: 储氢系统, 最优拉丁超立方, 响应面近似模型, 第二代非支配排序遗传算法

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