全铝合金半挂油罐车罐体及其车架的有限元分析

论文摘要

在市场竞争日益激烈的情况下,采用新技术、新方法已成为提高产品竞争力的主要途径。基于有限元理论的计算机辅助工程技术（CAE）在汽车结构仿真和设计领域有着广泛的应用。汽车结构工程师可以在计算中更加全面地考虑不同类型载荷对汽车的影响。由于计算机软硬件的限制及目前实际的设计需要,整车的有限元建模方式并没有得到广泛应用,而目前在罐车结构计算中占有主导地位的是罐体模型的有限元仿真方法。本文结合罐车的结构特点,依据国家标准GB 18564.1-2006《道路运输液体危险货物罐式车辆》,基于通用CAE软件ABAQUS,对广东省东莞市永强汽车制造有限公司的某型号油罐车罐体进行铝合金罐体改制,并对罐体及其车架进行有限元分析。利用三维软件Creo Element/Pro 5.0完成罐体与车架的设计工作,建立了铝合金半挂油罐车及整体式车架的板壳模型,导入有限元软件ABAQUS进行预处理,对所建半挂油罐车进行强度与刚度分析。工况中考虑的载荷包括：罐体本身的重力、液体压力及重力、风力、惯性力等。利用有限元程序分析几种工况下该罐体模型的位移、应变及应力的分布情况。根据分析的结果,可得出以下结论：（1）罐体模型中的较大应力主要分布在罐体封头处与车架悬挂吊耳处；（2）在制动工况下,牵引销上方（即前梁上方）附近产生一定程度的应力集中；总体来说,罐车的静强度足够；（3）在罐体的内、外壳上,封头处有较大的变形；（4）空罐车固有频率不会使罐车结构发生共振。本文的分析结果为车载卧式罐车及时发现事故隐患,延长寿命,提高安全性,避免或减少经济损失,同时为罐车的设计及结构改进和更新提供了科学的理论根据,丰富了现代设计方法在实践中的应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• CONTENTS
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外罐式汽车现状分析
• 1.2 课题的来源和意义
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 有限元方法及ABAQUS软件介绍
• 2.1 有限元法基础
• 2.1.1 有限单元法的发展历史及其应用
• 2.1.2 有限单元法的步骤
• 2.2 静力学分析
• 2.3 动力学分析
• 2.4 ABAQUS软件介绍
• 2.4.1 ABAQUS有限元分析软件的特点
• 2.4.2 ABAQUS软件主要的分析功能
• 2.4.3 ABAQUS分析的基本步骤
• 2.5 小结
• 第三章 油罐车的结构分析及其建模
• 3.1 罐车介绍及半挂式罐车结构特点
• 3.2 罐车设计的选材及结构强度
• 3.2.1 罐体上常用材料及许用应力
• 3.2.2 罐体的结构强度
• 3.3 油罐车罐体与车架的有限元建模及受力分析
• 3.3.1 基于Creo Element/Pro 5.0的罐体与车架参数化建模
• 3.3.2 油罐车的受力分析及计算
• 3.4 小结
• 第四章 铝合金罐体静力学分析
• 4.1 坐标系选择与假设、简化原则
• 4.2 网格划分
• 4.3 载荷及边界条件处理
• 4.3.1 弯曲工况
• 4.3.2 制动工况
• 4.4 静力分析及结果
• 4.4.1 强度分析
• 4.4.2 刚度分析
• 4.5 小结
• 第五章 罐体的动力学分析
• 5.1 引言
• 5.2 模态分析
• 5.2.1 模态载荷分析及其约束的添加
• 5.2.2 模态分析及结果
• 5.3 小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢