專利名稱：鈉硫電池功能陶瓷管壁厚臨界公式的確定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷管安全壁厚研究，特別涉及一種用威布爾分布函數對鈉硫電池功能陶瓷管直徑一壁厚臨界曲線進行擬合得到壁厚臨界公式的確定方法。
背景技術：
納硫電池具有容量大、體積小、壽命長、效率聞等優(yōu)點，在削峰填谷、應急電源、風力發(fā)電等可再生能源的穩(wěn)定輸出及提高電能質量以及車輛驅動等方面正逐步受到重視。然而，鈉硫電池早期失效大多是以功能陶瓷管破裂而告終，導致大量活性鈉和硫直接反應，造成電池失效后溫度的過升以及腐蝕性多硫化鈉的溢出，引起災難性連鎖反應。因此，鈉硫電池陶瓷管機械強度指標直接關系到電池的使用壽命和安全可靠性。由薄壁容器受壓后應力近似公式可知，陶瓷管直徑和壁厚是影響其機械強度關鍵參數。目前，很多學者對一般陶瓷材料力學性能進行了探索研究，本發(fā)明結合國內外陶瓷材料的理論研究和工程背景，從陶瓷管的直徑和壁厚入手，對陶瓷管壁厚臨界進行確定。

發(fā)明內容
本發(fā)明是針對鈉硫電池失效主要原因為功能陶瓷管破裂的問題，提出了一種鈉硫電池功能陶瓷管壁厚臨界公式的確定方法，模擬了陶瓷管破裂時壁厚隨直徑的變化曲線，進一步擬合出陶瓷管壁厚臨界公式，為陶瓷管機械強度設計提供了關鍵的依據。本發(fā)明的技術方案為一種鈉硫電池功能陶瓷管壁厚臨界公式的確定方法，具體包括如下步驟
1)鈉硫電池功能陶瓷管直徑一壁厚臨界曲線的計算
A :首先用鈉硫電池功能 陶瓷管原始幾何尺寸對陶瓷管構建實體模型；
B :在不降低鈉硫電池功能陶瓷管的應力精度的前提下，根據鈉硫電池功能陶瓷管形狀及約束情況分成四個部分，根據鈉硫電池功能陶瓷管根部固定約束情況，從底部到根部依次增加各部分網格的密度，并對每部分網格收斂性進行了驗證；
C :基于ANSYS平臺分別對不同直徑的鈉硫電池功能陶瓷管進行實體建模和網格劃分，在鈉硫電池功能陶瓷管內壁施加相同壓力4. 94MPa并保持其最大應力不超過許用應力SOMPa的情況下，計算不同直徑對應的臨界壁厚，得到鈉硫電池功能陶瓷管直徑一壁厚臨界曲線，該曲線左上方為陶瓷管關于壁厚和直徑設計的安全區(qū)域，右下方為不安全區(qū)域；
2)用威布爾分布擬合陶瓷管直徑一壁厚臨界曲線1:設臨界壁厚A隨直徑Ti變化滿足以下三參數威布爾分布，
權利要求
1. 一種鈉硫電池功能陶瓷管壁厚臨界公式的確定方法，其特征在于，具體包括如下步驟 1)鈉硫電池功能陶瓷管直徑一壁厚臨界曲線的計算 A :首先用鈉硫電池功能陶瓷管原始幾何尺寸對陶瓷管構建實體模型； B :在不降低鈉硫電池功能陶瓷管的應力精度的前提下，根據鈉硫電池功能陶瓷管形狀及約束情況分成四個部分，根據鈉硫電池功能陶瓷管根部固定約束情況，從底部到根部依次增加各部分網格的密度，并對每部分網格收斂性進行了驗證，以此達到通過大幅度減少網格單元數提高計算速度的目的； C :基于ANSYS平臺分別對不同直徑的鈉硫電池功能陶瓷管進行實體建模和網格劃分，在鈉硫電池功能陶瓷管內壁施加相同壓力4. 94MPa并保持其最大應力不超過許用應力SOMPa的情況下，計算不同直徑對應的臨界壁厚，得到鈉硫電池功能陶瓷管直徑一壁厚臨界曲線，該曲線左上方為陶瓷管關于壁厚和直徑設計的安全區(qū)域，右下方為不安全區(qū)域； 2)用威布爾分布擬合陶瓷管直徑一壁厚臨界曲線1:設臨界壁厚A隨直徑D變化滿足以下三參數威布爾分布，
2.根據權利要求1所述陶瓷管壁厚臨界公式的確定方法，其特征在于，所述鈉硫電池功能陶瓷管直徑D在36 60mm范圍內，臨界壁厚A公式為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從鈉硫電池功能陶瓷管的直徑和壁厚入手，數值模擬了陶瓷管破裂時壁厚隨直徑的變化曲線，該曲線實際上是陶瓷管是否發(fā)生破裂的臨界曲線，曲線其左上方為陶瓷管關于壁厚和直徑設計的安全區(qū)域，右下方為不安全區(qū)域，以此為基礎，對直徑—壁厚臨界曲線進行了威布爾分布擬合，得到壁厚臨界公式，經驗證該擬合方法精度較高，此方法確定的擬合公式大大提高了陶瓷管機械強度關于幾何參數優(yōu)化設計的計算效率。
文檔編號G06F19/00GK103065062SQ20131004651
公開日2013年4月24日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權日2013年2月6日
發(fā)明者張建平 申請人:上海電力學院