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龙图腾网获悉天津大学申请的专利考虑燃料电池装配产生的力学变化与性能相关的建模方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115510679B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-28发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211279296.6，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权考虑燃料电池装配产生的力学变化与性能相关的建模方法是由焦魁;霍文明;谢彪;杜青设计研发完成，并于2022-10-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本考虑燃料电池装配产生的力学变化与性能相关的建模方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种考虑燃料电池装配产生的力学变化与性能相关的建模方法，为构建真实装配下的质子交换膜燃料电池三维模型，设置各部件的材料属性、设置各部件之间的接触关系、设置模型的边界条件并设置施加载荷，由此建立燃料电池力学有限元模型。通过模型获得气体扩散层和双极板接触面的接触应力分布和气体扩散层压缩后的体积；将其转化为不均匀的接触电阻、孔隙度和渗透率；再将其输入燃料电池性能模型，进行计算；最终获得在真实装配和预紧下的极化曲线以及关键参数的分布。该模型有助于直观、迅速、准确地获得燃料电池的最佳预紧力，同时获得电池内部的分布，以帮助对电池力学行为和输出性能关系的理解。

本发明授权考虑燃料电池装配产生的力学变化与性能相关的建模方法在权利要求书中公布了：1.考虑燃料电池装配产生的力学变化与性能相关的建模方法，建模所涉及的燃料电池部件包括：端板、绝缘板、集流板、双极板、气体扩散层、膜电极组件，密封垫圈和紧固螺栓，其特征是：模型的建立包括如下步骤： 1建立真实装配下的燃料电池力学有限元模型，有限元模型包括三维几何建模、电池部件力学参数输入、网格画分、设置接触、设置边界条件，设置载荷， 2三维几何建模中所涉及的部件有：端板、绝缘板、集流板、双极板、气体扩散层、膜电极组件，密封垫圈和紧固螺栓，其中将微孔层、催化层和质子交换膜合为一体，此步骤中需要确定所涉及部件的几何参数，包括端板厚度、宽度、长度；绝缘板厚度、宽度、长度；集流板厚度、宽度、长度；双极板厚度、宽度、长度；气体扩散层厚度、宽度、长度；膜电极组件厚度、宽度、长度；密封垫圈厚度、宽度；以及紧固螺栓内径、外径、螺帽直径、长度， 3输入所涉及部件的力学参数包括：端板、绝缘板、集流板、双极板、气体扩散层、膜电极组件、密封垫圈和紧固螺栓的密度、杨氏模量和泊松比， 4进行网格划分：采用网格画分软件画分所涉及部件的网格，在气体扩散层和双极板接触部位，气体扩散层的网格密度是双极板网格密度的两倍， 5设置接触状态：所涉及部件的接触对包括：端板—绝缘板、绝缘板—集流板、集流板—双极板、双极板—气体扩散层、双极板—密封垫圈、气体扩散层—膜电极组件， 6设置边界条件：燃料电池有限元力学模型存在三个方向的对称性，为降低计算量，选取18模型进行计算，需要在端板、绝缘板、集流板、双极板、气体扩散层、膜电极组件、密封垫圈对称的面设置对称边界条件，在膜电极组件和密封垫圈底面上设置固支边界条件， 7设置载荷：在螺栓孔上设置载荷，载荷设置为压强， 螺栓孔上压强的计算方法： 扭矩和预紧力的关系：，式中T为扭矩，K为螺栓预紧系数，F为预紧力，d为螺栓直径， 预紧力和压强的关系为：，其中P为压强，S为螺栓孔的面积， 8建立模型后求解获得气体扩散层表面接触应力和气体扩散层压缩后的体积； 还包括：建立一个考虑真实流场结构的质子交换膜燃料电池的整体性能模型，将不均匀接触电阻、孔隙度和渗透率耦合进模型中，求解计算输出极化曲线和关键参数的分布。

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