HyperMesh+FLUENT液罐车罐体结构轻量化设计(2)
时间:2020-03-04 10:18 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1.2 背景和意义 汽车轻量化[1]，可以简单概括为在所要求的性能指标下，对已有的车辆进行科学分析，为了达到减轻自重，从而减少能耗的目标，我们可以采用新的材料作为罐体材料。有报道显示，汽车自重所带来的燃油消耗约占总燃油消耗的六成，因此减少汽车自重对于能源消耗和二氧化碳的排放有很好的限制作用。燃油利用率增大，可以降低能源消耗和废气的排出，对生态环境的保护有积极作用。与此同时汽车自重减少也使得汽车的安全性和操控性大大提升。由此可见汽车轻量化对于能源消耗和汽车本身性能方面都具有积极影响。 对于汽车的载荷和车身质量国家有明确的规定，给予相关指标供参考限制。液罐车的罐体重量相对于总体质量比例很大，液罐车罐体的轻量化也因此受到相关企业和科研单位的重视。因为铝的比重约为钢的三分之一。现有材料中，铝合金因其密度小且有良好的力学性能而成为罐体材料的理想选择。铝合金罐体在西方国家已得到广泛应用。国内目前仍以钢制罐体为主。钢制罐体导致车身自重较大，产生了能源浪费、成本升高等一系列问题。 因此节能、环保已经成为汽车工业未来发展方向的指路牌。本文就是在这样的前提下对新型液罐车罐体进行轻量化设计，以达到节能、环保、提高运输效率等目的。 （1）对于企业，车辆自重减少能节能减排，减少相关开支，取得最大利益。 （2）对于社会，车辆自重减少使尾气排放、能源消耗减小，对于可持续发展和环境保护有着重要影响。 因此，从经济和社会两个角度来考量，液罐车罐体轻量化设计的研究都含有极其重要的现实意义。 1.3 国内外研究现状 1.3.1 国外研究现状 1.3.2 国内研究现状 1.4 研究内容 本论文以液罐车罐体为研究对象，在对国内外液罐车轻量化现状研究的基础上，结合工程实际的需要，采用铝合金夹心板新型结构，在保证安全的前提下，主要从以下三个方面着手进行研究工作： 1． 国内外车载储液容器研究现状和研究方法调研； 2. 新型液罐车罐体的结构设计； 3. 在设计的罐体结构基础上，通过有限元软件HyperMesh进行相关性能分析。 2 结构轻量化设计 2.1 实现液罐车罐体轻量化的途径 为了轻量化罐体，有两个切入点：第一个切入点是从结构设计出发，通过有限元分析，对结构进行优化，在保证承载能力和可靠性的前提下减轻其质量。第二个切入点是采用轻质材料，通过采用低密度材料替代现有的钢材料，达到罐体轻量化的目的。 2.2 轻质材料与结构优化 现在在国内外汽车使用广泛的轻质材料有铝合金、高强度钢及复合材料等[4]。具有良好力学性能的轻质材料是目前车辆轻量化的重要手段。铝是最早应用到汽车制造的轻质金属，也是最具有性价比的汽车制造用材。它还具有优良的抗腐蚀性、加工性，因此受到了汽车企业和研究机构的青睐。 根据上面材料分析，利用轻质材料来减轻产品重量的方法具有可行性，能很大程度上减轻重量，但也有成本高，工艺复杂的不利因素。通过优化结构设计虽然成本低，但轻量化的效果一般不显著。 因此本文采用的轻量化途径主要是通过采用轻质材料来达到车身轻量化的目的。 2.3 夹层结构 2.3.1 夹层结构概述 日常生活中使用的夹层结构[5]，一般情况下由两块高强度的薄面板和夹心组成。用作面板的材料很多，如不锈钢、铝等，而夹心的材质一般采用波纹板、桁架与蜂窝等质量相对较轻的材料 (责任编辑：qin) |