一種危化品運輸車罐體強度的分析

王建業(yè)

本文利用CAE分析，通過建立一種危化品運輸車（下簡稱：液罐車）的實體簡化模型，對其罐體的結(jié)構(gòu)剛度進行分析計算，計算出罐體在垂直工況、轉(zhuǎn)彎工況、制動工況等各種工況下的極限受力和力學應變情況，以此分析304不銹鋼材質(zhì)用來制作罐體的有效性和可行性。

1整車方案的布置

根據(jù)對陜汽《公告》車型的數(shù)據(jù)對比和項目對技術(shù)參數(shù)的要求，選取陜汽生產(chǎn)的型號為S×5256GYYMJ469（6×2）的底盤。改裝后的整車結(jié)構(gòu)尺寸示意圖如圖1所示。

2幾何模型的建立

該液罐車的上裝部分主要由罐體總成、人孔、底部副車架組成。罐體總成采用304不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)，主體厚4mm，罐體前后封頭厚5mm，防浪板厚4mm。副車架總成為型材焊合結(jié)構(gòu)，主縱梁及貼板厚1mm，車架與罐體焊接處墊板厚1m m。副車架通過連接座連接安裝在底盤車架上。分析時，約束底盤車架與前軸、后橋?qū)嶋H的固定位置。圖2、圖3為罐體和副車架的有元分析網(wǎng)格模型。

2.1有限元模型

面單元平均尺寸：20mm：體單元平均尺寸：20mm：

結(jié)點數(shù)量：39.8萬：單元數(shù)量：40.3萬。

2.2載荷參數(shù)，見表1。

2.3工況邊界條件

本文選擇垂直加速工況、轉(zhuǎn)彎工況和制動工況3種工況作為模擬實際工況進行受力分析，其3種工況的邊界條件如圖4～6所示，通過施加荷載進行CAE分析，考察罐體的應力與位移分布情況，為設(shè)計提供理論指導。

3模擬結(jié)果分析

3.1垂直加速度工況下模擬結(jié)果分析

由圖7可以看出，在垂直加速度工況下，最大位移在如圖示罐體側(cè)面下部，數(shù)值為3.23mm。此數(shù)值在設(shè)計理論位移范圍之內(nèi)內(nèi)，剛度滿足使用要求。

3.2制動工況下模擬結(jié)果分析

由圖8可以看出，最大位移在第一片防浪板中部，數(shù)值為2.11mm。此數(shù)值在設(shè)計理論位移范圍之內(nèi)，剛度滿足使用要求。

3.3轉(zhuǎn)向工況下模擬結(jié)果分析

由圖9可以看出，最大位移在罐體最上部縱梁處，數(shù)值為20.89mm。由底盤參數(shù)可知，此處位移設(shè)計理論值為50mm;故此數(shù)值在設(shè)計理論位移范圍之內(nèi)，剛度滿足使用要求。

4本章小結(jié)

本文應用CAE分析軟件HyperMesh對罐體進行了前處理和網(wǎng)格劃分，應用求解器軟件Radioss進行了模型計算，應用后處理工具HyperView進行了數(shù)據(jù)分析。首先對罐體進行了有限元模型建立、根據(jù)分析要求對結(jié)構(gòu)進行簡化，并進行了單元選擇、網(wǎng)格劃分、施加約束與載荷等預處理。前處理完成后，對罐體垂直加速工況、轉(zhuǎn)彎工況和緊急制動工況的應力與位移分布情況進行分析計算，得到了在各種工況下，產(chǎn)品剛度和位移情況均滿足使用要求，安全性較高。