پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 416 |
| تعداد مقالات | 5,492 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,093,229 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,345,852 |
بررسی تجربی و شبیه‌سازی تغییر شکل مومسان صفحات دوقطبی فلزی با الگوی شیار موازی مارپیچ | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 18، دوره 53، شماره 6، شهریور 1400، صفحه 3717-3732 اصل مقاله (3.71 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2020.18321.6797 | ||
| نویسندگان | ||
| حسین طالبی قادیکلایی1؛ محمد مهدی برزگری* 2 | ||
| 1دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس | ||
| 2آزمایشگاه تحقیقاتی فناوری پیل‌سوختی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش، تغییر شکل مومسان صفحات دوقطبی فلزی با الگوی شیار مارپیچ در فرایند مهرزنی مورد بررسی قرار گرفت. مسیر کرنش و توزیع ضخامت در صفحات دوقطبی فلزی از جنس فولاد زنگ‌نرن 304 با ضخامت 1/0 میلی‌متر تعیین شدند. بدین منظور، شبیه‌سازی فرایند توسط نرم‌افزار اجزای محدود انجام شد. صحت نتایج به کمک مقایسه منحنی توزیع ضخامت و نیرو-جابجایی تجربی و شبیه‌سازی مورد بررسی قرار گرفت که به ترتیب بیانگر 76/4 و 85/3 درصد خطا می‌باشند. با توجه نتایج بدست‌آمده، جریان ورق تاثیر متفاوتی بر توزیع ضخامت در کانال‌های داخلی و بیرونی خواهد داشت و درصد نازک‌شدگی کانال‌های میانی در راستاهای طولی، قطری و عرضی، بیشتر از کانال‌های کناری می‌باشد. بیشترین درصد نازک‌شدگی (ناحیه بحرانی) در کانال‌های میانی واقع بر راستای طولی (33 درصد در دیواره کانال) ایجاد می‌شود در حالی که راستای قطری، راستای بحرانی برای کانال‌های کناری می‌باشد. به دلیل ایجاد مسیر کرنش کشش دومحوره در راستای قطری، برخلاف سایر راستاها کاهش ضخامت قابل توجهی هم در دیواره کانال و هم در کف کانال صفحات دوقطبی فلزی مشاهده می‌شود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| پیل سوختی؛ صفحات دوقطبی فلزی؛ شکل‌دهی فلزات؛ توزیع ضخامت؛ مسیر کرنش | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Experimental and numerical investigation of the plastic deformation of metallic bipolar plates with serpentine flow filed | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Hossein Talebi-Ghadikolaee1؛ Mohammad Mahdi Barzegari2 | ||
| 1Faculty of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University | ||
| 2Fuel cell Technology Research laboratory, Malek Ashtar University of Technology | ||
| چکیده [English] | ||
| In this study, plastic deformation of the metallic bipolar plate with serpentine flow field was investigated during stamping process. Strain path and thickness distribution in 304 stainless steel bipolar plate with the thickness of 0.1 mm were determined. To this aim, the process was simulated by the commercial finite element code. The validity of the result was evaluated by comparing the experimental and numerical thickness distribution and force-displacement curve which represent 4.76 and 3.85% prediction error, respectively. According to the results, flow of the material has significant effect on the thickness distribution of the central and lateral channels, and the thickness reduction percentage of the central channel in longitudinal, diagonal and transverse direction is much more than that of lateral one. Maximum thickness reduction (critical area) in central channels is placed in longitudinal direction (33% at channel side) while the diagonal direction is considered as critical direction for lateral channels. Due to the existence of the equibiaxial tension strain path in diagonal direction, significant thickness reduction is observed in both the side and the rib zone of the channels. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Fuel cell, Metallic bipolar plate, Metal forming, Thickness distribution, Strain path | ||
| مراجع | ||
|
[1] S. Chubbock, R. Clague, Comparative analysis of internal combustion engine and fuel cell range extender, SAE International Journal of Alternative Powertrains, 5(1) (2016) 175-182. [2] I. Bar-On, R. Kirchain, R. Roth, Technical cost analysis for PEM fuel cells, Journal of Power Sources, 109(1) (2002) 71-75. [3] P. Costamagna, S. Srinivasan, Quantum jumps in the PEMFC science and technology from the 1960s to the year 2000: Part II. Engineering, technology development and application aspects, Journal of power sources, 102(1-2) (2001) 253-269. [4] K. Yao, K. Karan, K. McAuley, P. Oosthuizen, B. Peppley, T. Xie, A review of mathematical models for hydrogen and direct methanol polymer electrolyte membrane fuel cells, Fuel cells, 4(1‐2) (2004) 3-29. [5] R. Silva, D. Franchi, A. Leone, L. Pilloni, A. Masci, A. Pozio, Surface conductivity and stability of metallic bipolar plate materials for polymer electrolyte fuel cells, Electrochimica Acta, 51(17) (2006) 3592-3598. [6] H. Kahraman, M.F. Orhan, Flow field bipolar plates in a proton exchange membrane fuel cell: Analysis & modeling, Energy Conversion and Management, 133 (2017) 363-384. [7] X. Li, I. Sabir, Review of bipolar plates in PEM fuel cells: Flow-field designs, International journal of hydrogen energy, 30(4) (2005) 359-371. [8] X. Yan, M. Hou, H. Zhang, F. Jing, P. Ming, B. Yi, Performance of PEMFC stack using expanded graphite bipolar plates, Journal of Power Sources, 160(1) (2006) 252-257. [9] C. Minke, T. Hickmann, A.R. dos Santos, U. Kunz, T. Turek, Cost and performance prospects for composite bipolar plates in fuel cells and redox flow batteries, Journal of Power Sources, 305 (2016) 182-190. [10] J.-C. Hung, D.-H. Chang, Y. Chuang, The fabrication of high-aspect-ratio micro-flow channels on metallic bipolar plates using die-sinking micro-electrical discharge machining, Journal of Power Sources, 198 (2012) 158-163. [11] J.-C. Hung, T.-C. Yang, K.-c. Li, Studies on the fabrication of metallic bipolar plates—Using micro electrical discharge machining milling, Journal of Power Sources, 196(4) (2011) 2070-2074. [12] S. Lim, Y. Kim, C. Kang, Fabrication of aluminum 1050 micro-channel proton exchange membrane fuel cell bipolar plate using rubber-pad-forming process, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 65(1-4) (2013) 231-238. [13] S.-H. Wang, J. Peng, W.-B. Lui, J.-S. Zhang, Performance of the gold-plated titanium bipolar plates for the light weight PEM fuel cells, Journal of Power Sources, 162(1) (2006) 486-491. [14] S.-J. Lee, J.-J. Lai, C.-H. Huang, Stainless steel bipolar plates, Journal of Power Sources, 145(2) (2005) 362-368. [15] S. Karimi, N. Fraser, B. Roberts, F.R. Foulkes, A review of metallic bipolar plates for proton exchange membrane fuel cells: materials and fabrication methods, Advances in Materials Science and Engineering, 2012 (2012). [16] N. Mohammadtabar, M. Bakhshi-Jooybari, S.J. Hosseinipour, A. Gorji, Study of effective parameters inhydroforming of fuel cell metallic bipolar plates with parallel serpentine flow field, Modares Mechanical Engineering, 14(8) (2014). [17] M. Elyasi, H. Talebi Ghadikolaee, M. Hosseinzadeh, Fabrication of metallic bipolar plates in PEM fuel cell using semi-stamp rubber forming process, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 92(1-4) (2017) 765-776. [18] H. Talebi Ghadikolaee, M. Elyasi, F.A. Khatir, M. Hosseinzadeh, Experimental investigation of Fracture in rubber pad forming of bipolar plate’s micro channels, Procedia engineering, 207 (2017) 1647-1652. [19] B. Abeyrathna, P. Zhang, M.P. Pereira, D. Wilkosz, M. Weiss, Micro-roll forming of stainless steel bipolar plates for fuel cells, International Journal of Hydrogen Energy, 44(7) (2019) 3861-3875. [20] Q. Hu, D. Zhang, H. Fu, K. Huang, Investigation of stamping process of metallic bipolar plates in PEM fuel cell—Numerical simulation and experiments, International Journal of Hydrogen Energy, 39(25) (2014) 13770-13776. [21] H.J. Bong, J. Lee, J.-H. Kim, F. Barlat, M.-G. Lee, Two-stage forming approach for manufacturing ferritic stainless steel bipolar plates in PEM fuel cell: Experiments and numerical simulations, International Journal of Hydrogen Energy, 42(10) (2017) 6965-6977. [22] S.-W. Choi, S.H. Park, H.-S. Jeong, J. Cho, S. Park, M.Y. Ha, Improvement of formability for fabricating thin continuously corrugated structures in sheet metal forming process, Journal of mechanical science and technology, 26(8) (2012) 2397-2403. [23] C.K. Jin, J.Y. Koo, C.G. Kang, Fabrication of stainless steel bipolar plates for fuel cells using dynamic loads for the stamping process and performance evaluation of a single cell, International Journal of Hydrogen Energy, 39(36) (2014) 21461-21469. [24] H. Talebi-Ghadikolaee, H.M. Naeini, M.J. Mirnia, M.A. Mirzai, H. Gorji, S. Alexandrov, Fracture analysis on U-bending of AA6061 aluminum alloy sheet using phenomenological ductile fracture criteria, Thin-Walled Structures, 148 (2020) 106566. [25] H. Talebi-Ghadikolaee, H.M. Naeini, M.J. Mirnia, M.A. Mirzai, S. Alexandrov, H. Gorji, Experimental and numerical investigation of failure during bending of AA6061 aluminum alloy sheet using the modified Mohr-Coulomb fracture criterion, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 105(12) (2019) 5217-5237. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 620 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 725 |
||