【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人們對各種液態(tài)物質(zhì)的需求量不斷增加,液體運(yùn)輸車在運(yùn)輸行業(yè)中的地位變的更為重要。但液體運(yùn)輸車在運(yùn)輸液體過程中,由于行駛道路凹凸不平、車輛制動和轉(zhuǎn)彎等工況下會引起罐體內(nèi)部液體晃動,惡劣工況下會造成液體運(yùn)輸車罐體結(jié)構(gòu)的損壞和車輛行駛穩(wěn)定性的降低,所以應(yīng)對液罐車結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的有限元分析,從而驗證和優(yōu)化罐車結(jié)構(gòu),確保罐體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和行駛中的液罐車安全可靠。本文基于氣液兩相流固耦合原理,對選取的液罐車在緊急制動工況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析。液罐車在正常行駛過程中,罐內(nèi)液體晃動屬于典型的流固耦合問題,晃動液體產(chǎn)生的載荷沖擊不僅會對罐車結(jié)構(gòu)造成破壞,而且會影響液罐車的行駛穩(wěn)定性。本文所做的主要工作如下:(1)液罐車三維模型的構(gòu)建:根據(jù)液罐車二維CAD圖紙并且參照實車結(jié)構(gòu),利用UG三維制圖軟件完成液罐車罐體和車架三維模型的構(gòu)建。(2)液罐車四種典型工況靜力結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化:根據(jù)GB-18564.1-2006道路運(yùn)輸液體危險貨物罐式車輛相關(guān)要求,確定液罐車靜力結(jié)構(gòu)分析的四種典型工況,對液罐車進(jìn)行靜力結(jié)構(gòu)分析,得出罐體和車架位移變形云圖和應(yīng)力云圖,并對其進(jìn)行第四強(qiáng)度校核。根據(jù)液罐車四種典型工況靜力結(jié)構(gòu)分析結(jié)果,提出了車架的優(yōu)化改進(jìn)方案并且驗證了優(yōu)化改進(jìn)方案。(3)流固耦合分析模型的建立及相關(guān)分析:基于氣液兩相流固耦合的原理,選取液罐車實車模型的罐體進(jìn)行流固耦合分析,得出三種不同充液比下的罐體位移云圖和應(yīng)力云圖。根據(jù)分析結(jié)果提出一種帶有雙面防波板的液罐車罐體,該罐體結(jié)構(gòu)不僅提高了防波板自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,而且起到減緩罐內(nèi)液體晃動的作用,是對液罐車罐體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)。
【學(xué)位授予單位】：山東交通學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.61
【圖文】：

⑼蔡�、防�ò�、牵忆@爸煤妥笥伊講嚳闌ぷ爸玫取Ｍ?2.1 半掛液罐車罐體結(jié)構(gòu)圖2.1.2 筒體筒體部分是罐體的重要組成部件，筒體是罐體單個艙室拼裝焊接而成，當(dāng)前液罐車罐體單個艙室的罐體容積不斷變大，筒體內(nèi)液體貨物的充裝量也隨之變大，從而導(dǎo)致罐體在滿載時重心升高，液罐車的行駛穩(wěn)定性降低。因此，為了保證正常行駛中液罐車的安全穩(wěn)定性，需要控制液罐車滿載時的車輛重心高度。液罐車罐體設(shè)計，首先需要確定筒體的橫截面形狀，需要考慮的是筒體空間利用率和滿載時車輛的重心高度等問題[28]。筒體橫截面常見的形狀主要包括圓形、橢圓形和腰鼓形等[29]。（a）圓形 （b）橢圓形 （c）腰鼓形 （d）倒凹形 （e）方形 （f）菱形圖 2.2 筒體橫截面的常見形狀液罐車的筒體橫截面形狀大都做成圓形或者橢圓形，這主要是考慮到圓形或者橢圓形的筒體能夠較好的承受液體載荷沖擊。液罐車在正常行駛過程中，考慮到液體受熱膨脹的現(xiàn)象，罐體內(nèi)部裝載液體貨物時必須留有一定的空間余量。罐內(nèi)液體在受到外界激勵的作用下，筒體部分將會受到液體的運(yùn)動載荷沖擊的作用，如果

圖 2.3 橫向防波板固耦合分析基礎(chǔ)計算機(jī)科學(xué)和數(shù)值分析方法的不斷發(fā)展，流固耦合問題的的研以來，受到了世界學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注[30]。流固耦合問體力學(xué)交叉而生成的一門力學(xué)分支，也是多學(xué)科或多物理場研。流固耦合遵循的方程包括固體控制方程、流體控制方程和流固體控制方程域的守恒方程由牛頓第二定律得出： d = 示固體密度， 表示柯西應(yīng)力張量，d 表示固體域當(dāng)?shù)丶铀俣?

12圖2.4 兩種數(shù)據(jù)傳遞過程的示意圖2.2.5 數(shù)據(jù)交換類型和網(wǎng)格映射對于非相似網(wǎng)格的數(shù)據(jù)傳遞，每個網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)必須映射到對應(yīng)網(wǎng)格的單元上。流固耦合的分析過程中，固體耦合面上的節(jié)點(diǎn)必須映射到流場耦合面上，這是為了傳遞位移變量的需要；流場耦合面上的節(jié)點(diǎn)必須映射到固體耦合面的單元上，這是為了傳遞應(yīng)力的需要，所以一次完整的數(shù)據(jù)交換傳遞過程必須進(jìn)行兩次映射[33]。具體的網(wǎng)格映射示意圖如圖 2.5 所示。圖2.5 流固耦合的網(wǎng)格映射2.2.6 ANSYS 流固耦合分析ANSYS 軟件很早便開始進(jìn)行流固耦合的研究和應(yīng)用，目前 ANSYS 軟件中的流固耦合分析算法已經(jīng)相當(dāng)成熟。當(dāng)前 ANSYS 軟件對流體域進(jìn)行求解計算主要包括兩大流體仿真分析軟件即 CFX 軟件和 FLUENT 軟件，兩大流體仿真分析軟件在流體分析中應(yīng)用十分廣泛[34]。

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本文編號：2790535