一種新型半掛液罐車的輕量化設(shè)計與性能優(yōu)化.pdf

1、液罐車，是用來運(yùn)輸液態(tài)產(chǎn)品的專用罐式車輛。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們需求不斷增大，汽車業(yè)、化工業(yè)、乳制品業(yè)、食用油產(chǎn)業(yè)、飲料業(yè)等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的大量需求極大推動了液罐車制造業(yè)的快速發(fā)展。同時，液罐車也在運(yùn)輸過程中充分體現(xiàn)了其效率高、成本低、裝卸貨物迅速、勞動消耗少、貨物損失少等優(yōu)勢，而且極大程度的保持了貨物的質(zhì)量和使用價值。
　　然而當(dāng)下，我國液罐車制造業(yè)仍然處于上世紀(jì)七八十年代的生產(chǎn)水平。生產(chǎn)上以小型改裝廠居多，技術(shù)投入薄弱，生產(chǎn)上

2、依據(jù)早期經(jīng)驗，理論依據(jù)相對空白。所生產(chǎn)的罐式車在選材、結(jié)構(gòu)和性能上都存在很多不足。選材上，罐體材料延用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，雖然滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度要求，但是存在自重大、額定載質(zhì)量小的缺點(diǎn)，已不能滿足運(yùn)輸要求;結(jié)構(gòu)上，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在局部地方分布不合理，存在過強(qiáng)或過弱現(xiàn)象;性能上，承載性能和使用性能延用早期技術(shù)，實現(xiàn)功能過于單一，已無法滿足用戶需求。本文從輕量化液罐車研究出發(fā)，利用有限元分析技術(shù)和傳統(tǒng)力學(xué)方法相結(jié)合，對液罐車在材料選擇、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和車輛

3、性能三個方面進(jìn)行了研究分析，完成了以下幾個方面的工作:
　　(1)輕量化半掛液罐車的設(shè)計:通過對Q235A、Q345B和440L三種材料的主要化學(xué)成分含量和各項力學(xué)性能的對比，分析了使用冷軋大梁鋼440L取代Q235A、Q345B等原材料制作液罐車罐體的可行性。具體在罐體材質(zhì)的焊接性能、機(jī)械加工性能、罐體的組合截面模量、罐體設(shè)計計算標(biāo)準(zhǔn)和使用效果等方面進(jìn)行了可行性分析。
　　(2)罐體部分有限元仿真分析:利用有限元分析軟件A

4、NSYS12.0，對新型液罐車罐體結(jié)構(gòu)及梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，通過模型建立、網(wǎng)格劃分及施加載荷，分析整車罐體部分局部構(gòu)件在各自極限工況下的載荷分布及高應(yīng)力區(qū)的分布情況。通過分析結(jié)果，對其罐體重要部分及局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)及優(yōu)化，從而完善車輛的整體力學(xué)性能。
　　(3)罐體部分的模態(tài)分析:對罐體在空載和充液兩種情況下進(jìn)行模態(tài)分析，計算出其振型向量和固有頻率，為整體響應(yīng)分析、抗震分析、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計和求解結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力等方面提供了理論依據(jù)。