石添华

(厦门金龙旅行车有限公司， 福建 厦门 361022)

氢燃料电动客车若其储氢系统结构在碰撞事故中受到破坏，可能会造成氢气泄漏，从而引发火灾，威胁车辆及人身安全[1-3]。因此，开展其氢气瓶固定结构的动态强度性能分析工作显得尤为重要。

1 技术方案

欧洲经济委员会颁布的ECE R134《氢能和燃料电池车辆》是关于氢燃料电池车辆安全性能相关的法规[4-5]。根据法规要求，出口至欧洲市场的客车需通过ECE R134认证。ECE R134法规具体要求：当城市客车携带充满氢气的气瓶以被要求的速度行驶时，氢气瓶的固定结构需能够承受住由碰撞力产生的气瓶冲击。本文仿真分析某款出口欧洲氢燃料城市客车储氢系统碰撞后的固定结构强度，评估其能否满足ECE R134法规要求。

氢气瓶固定结构包括橡胶圈、箍带、螺栓、支座(由薄钢板焊接而成)及支架，如图1所示。为了更接近实际结构及材料情况，仿真分析所用的主要材料属性数据通过结构及材料的拉伸试验获得；将氢气瓶及其固定结构三维CAD模型导入有限元软件中建立CAE模型， CAE模型的边界条件及加载过程根据ECE R134法规要求进行设置；仿真计算后，从后处理应力云图考查结构强度情况[6]。

图1 氢气瓶固定结构三维设计图

2 结构及材料拉伸试验

氢气瓶的主要固定件为箍带、支座、支架和螺栓。其中箍带、支座和支架采用Q345材料，密度为0.78 g/cm3，弹性模量为 210 GPa，泊松比为 0.3，标准屈服强度为345 MPa。为提高与实际试验对标的精度，首先开展拉伸试验获得Q345材料的实际力学性能数据：根据GB/T 228—2002制作多个用于拉伸试验的标准样件，如图2(a)所示，然后通过电子万能材料试验机对该批次样件进行拉伸试验以获得一致的数据。……