液体防晃运输罐车的开发研究

发布时间：2017-10-20 17:23

  本文关键词：液体防晃运输罐车的开发研究

  更多相关文章： 液罐车 液体晃动 流固耦合 应力 ANSYS Workbench

【摘要】：近年来,我国国民经济得到迅速发展,而汽车运输业在国民经济和运输结构中占据着非常重要的位置。但是,液罐车在实际使用过程中情况较为复杂多变,行驶过程中的制动、转弯、加(减)速等都会导致罐内液体发生晃动。流固耦合现象普遍存在于自然界中,而液罐车在行驶过程中罐内液体的晃动是一个非常典型的气液两相流固耦合现象。罐内液体晃动不仅造成罐车重心位置的改变,降低液罐车行驶稳定性,同时液体晃动产生的冲击载荷也会导致罐车结构发生破坏。本论文借助有限元仿真分析软件ANSYS,基于气液两相流固耦合原理对半挂液罐车在紧急制动工况下的罐内液体晃动以及罐壁结构应力进行仿真分析。分析计算出液罐车在罐内液体晃动影响下的罐体结构应力、应变及其分布情况,进而为后续罐体的结构设计及优化过程提供理论依据。论文首先回顾了液罐车的发展历史及液体晃动的研究进展,总结了现有的经验和成果,明确了研究内容、研究思路和技术路线。然后对论文撰写所应用的主要理论进行了阐述,包括罐车结构、流固耦合等理论基础。最后根据工程图纸建立罐体三维实体模型,将其导入到有限元软件ANSYS Workbench中进行有限元前处理操作。本文采用单向流固耦合分析方法计算罐体结构应力、应变,从而研究罐内液体晃动对罐体结构的影响,基于这种影响对罐体结构进行优化改进并对其仿真分析。本文提出一种具有封闭防波板的罐体结构,该结构内部被封闭罐舱壁隔成许多罐舱,前面的罐舱全部充满液体,只有最后一个溢流舱盛有部分液体,这种结构的罐体其内部液体晃动冲击小。
【关键词】：液罐车 液体晃动 流固耦合 应力 ANSYS Workbench
【学位授予单位】：山东交通学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.61
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 国内外发展现状及趋势11-15
• 1.2.1 罐式容器的发展及趋势11-13
• 1.2.2 罐内液体晃动的研究现状13-15
• 1.3 研究内容15-17
• 2 理论基础17-24
• 2.1 液罐车罐体结构17-19
• 2.1.1 筒体17-18
• 2.1.2 封头结构18
• 2.1.3 隔板18-19
• 2.1.4 防波板19
• 2.2 液罐车的罐体设计计算19-21
• 2.3 流固耦合基础21-24
• 2.3.1 流固耦合基本原理21-22
• 2.3.2 ANSYS流固耦合分析22-24
• 3 罐体分析模型的建立24-34
• 3.1 液罐实体模型24-27
• 3.1.1 液罐壳体24-25
• 3.1.2 封闭隔板25
• 3.1.3 防波板25-26
• 3.1.4 模型简化26-27
• 3.2 模型材料参数设置27-28
• 3.2.1 罐体的材料参数27
• 3.2.2 空气参数的确定27-28
• 3.3 有限元模型的建立28-31
• 3.3.1 单元类型的选择28-30
• 3.3.2 罐体的有限元网格划分30-31
• 3.4 边界条件的确定31-32
• 3.4.1 液罐车的工况载荷31-32
• 3.4.2 仿真车速速度32
• 3.4.3 仿真时长32
• 3.5 有限元模型的静态结构分析32-34
• 4 紧急制动工况下不同充液比对液罐车罐体的影响分析34-55
• 4.1 ANSYS Workbench软件简介34-35
• 4.2 流固耦合求解流程35-36
• 4.2.1 流固耦合分析流程35
• 4.2.2 Workbench流固耦合分析界面35-36
• 4.3 流固耦合分析设置36-38
• 4.4 模型流固耦合仿真计算38-55
• 4.4.1 50%充液比的流固耦合分析38-44
• 4.4.2 70%充液比的流固耦合分析44-48
• 4.4.3 90%充液比的流固耦合分析48-52
• 4.4.4 100%充液比的流固耦合分析52-55
• 5 新型防波板罐体结构55-66
• 5.1 相同充液比不同容积的罐体分析55-64
• 5.1.1 1号罐体的流固耦合分析55-58
• 5.1.2 2号罐体的流固耦合分析58-60
• 5.1.3 3号罐体的流固耦合分析60-64
• 5.2 新型罐体结构受力分析64-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 全文总结66
• 6.2 工作展望66-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 在研期间主要科研成果72

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本文编号：1068411