液化氣罐車行走系統(tǒng)輕量化與耐撞性分析研究

【摘要】： 本文論述了國內(nèi)外汽車輕量化及碰撞研究的現(xiàn)狀,分析了國內(nèi)外輕量化及碰撞所采用的研究方法、研究理論及所取得的研究成果,并結(jié)合課題介紹了汽車輕量化及耐撞性有限元基本理論,闡述了液化氣罐車輕量化及耐撞性分析研究的意義,提出了本文研究的內(nèi)容和研究的目標(biāo)。 在此基礎(chǔ)上詳細地介紹了液化氣罐車行走系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點、尺寸參數(shù)和工作狀況。結(jié)合企業(yè)實際的需求,提出了對行走系統(tǒng)進行輕量化研究以及對輕量化后的行走系統(tǒng)后下部防護裝置進行耐撞性研究的總體研究方案,并對工具平臺和計算軟件進行分析介紹。 緊接著根據(jù)企業(yè)提供的圖紙,采用板殼單元建立了行走系統(tǒng)輕量化有限元模型,考慮到計算規(guī)模和計算時間,在不影響計算精度的前提下,對行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了簡化,忽略了結(jié)構(gòu)中對計算精度影響不大的部分以提高計算效率。同時在建立模型的過程中需要考慮各部件之間的連接關(guān)系,認為各部件之間是剛性連接,并對懸架系統(tǒng)進行了模擬研究。選擇合理的單元尺寸和單元形狀對輕量化幾何模型進行網(wǎng)格劃分,合理的單元規(guī)模和良好的單元形狀關(guān)系到有限元計算精度和計算效率。最后對行走系統(tǒng)進行了有限元分析計算并對行走系統(tǒng)輕量化潛力進行了分析。 在對行走系統(tǒng)原結(jié)構(gòu)有限元計算分析的基礎(chǔ)上,確定了輕量化研究的主要內(nèi)容包括車橋的選型和車架主體部分的改進設(shè)計。通過對車橋承載能力的分析,選取經(jīng)濟、合適的車橋；車架主體部分通過改進行走系統(tǒng)各部件的尺寸參數(shù)的方法,達到減輕行走系統(tǒng)重量的目的,然后對改進結(jié)構(gòu)進行剛度和強度對比計算分析。最后對改進結(jié)構(gòu)基于整體進行強度和剛度的校核。通過對比計算分析,在改進結(jié)構(gòu)強度和剛度不明顯低于原結(jié)構(gòu)強度和剛度的前提下,提高了材料利用率,與原結(jié)構(gòu)比質(zhì)量減輕了142.67kg,減重約17.76%,取得了較好的輕量化效果。 最后對輕量化后的行走系統(tǒng)后下部防護裝置進行耐撞性研究,對液化氣罐車行走系統(tǒng)后下部防護裝置在追尾碰撞過程中的變形、速度及加速度進行了仿真分析,提出了改進措施。通過對仿真結(jié)果的比較分析,改進結(jié)構(gòu)的后下部防護裝置滿足法規(guī)要求和安全性要求。 本文的研究成果不僅提供了典型液化氣罐車行走系統(tǒng)輕量化結(jié)構(gòu)分析的計算模型和計算方法,解決了企業(yè)的實際問題,更重要是為企業(yè)提供了一套切實可行的輕量化研究方案,提高了產(chǎn)品的競爭力,降低了產(chǎn)品成本,提升了企業(yè)的設(shè)計水平。同時對輕量化后的后下部防護裝置進行了耐撞性研究,這種考慮液化氣罐車行走系統(tǒng)輕量化及輕量化后的后下部防護裝置耐撞性問題的綜合研究,它將給同類產(chǎn)品及相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計提供有價值的參考。 【關(guān)鍵詞】：行走系統(tǒng) 輕量化 耐撞性
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：U469.61
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-19
• 1.1 課題背景11
• 1.2 研究的目的和意義11-13
• 1.3 國內(nèi)外研究概況13-18
• 1.3.1 國外研究概況13-15
• 1.3.2 國內(nèi)研究概況15-18
• 1.4 研究內(nèi)容和目標(biāo)18-19
• 1.4.1 研究主要內(nèi)容18
• 1.4.2 研究目標(biāo)18-19
• 第2章 汽車輕量化分析及耐撞性有限元基本理論19-26
• 2.1 汽車輕量化的途徑19-21
• 2.2 汽車碰撞的研究方法21-23
• 2.2.1 經(jīng)驗法21-22
• 2.2.2 試驗法22
• 2.2.3 數(shù)值分析法22-23
• 2.3 汽車耐撞性有限元基本理論23-26
• 2.3.1 虛功原理23-24
• 2.3.2 顯示時間積分及時間步長24
• 2.3.3 沙漏及控制途徑24-26
• 第3章 行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點及總體方案研究26-34
• 3.1 行走系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點26-30
• 3.1.1 罐體結(jié)構(gòu)特點26-27
• 3.1.2 車架主體結(jié)構(gòu)特點27-29
• 3.1.3 車橋及懸架結(jié)構(gòu)特點29-30
• 3.1.4 附屬裝置結(jié)構(gòu)特點30
• 3.2 研究總體方案的確定30-32
• 3.3 計算平臺及工具分析32-34
• 第4章 行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算分析34-43
• 4.1 懸架的模擬34
• 4.2 焊接的模擬34-35
• 4.3 單元的選擇和網(wǎng)格的劃分35
• 4.4 計算載荷及工況的確定35-37
• 4.4.1 載荷的處理36
• 4.4.2 工況及約束的確定36-37
• 4.5 車架主體有限元模型的建立37
• 4.6 車架主體有限元分析37-41
• 4.6.1 原結(jié)構(gòu)剛度計算37-39
• 4.6.2 原結(jié)構(gòu)強度計算39-41
• 4.7 行走系統(tǒng)輕量化潛力分析41-43
• 第5章 行走系統(tǒng)輕量化改進設(shè)計43-54
• 5.1 行走系統(tǒng)強度剛度評估43
• 5.2 行走系統(tǒng)輕量化改進方案43-46
• 5.2.1 車架主體的輕量化改進措施44-45
• 5.2.2 車橋的選型45-46
• 5.3 行走系統(tǒng)改進結(jié)構(gòu)有限元計算46-50
• 5.3.1 改進結(jié)構(gòu)剛度計算分析46
• 5.3.2 改進結(jié)構(gòu)強度計算分析46-50
• 5.4 基于整體的改進結(jié)構(gòu)校核50-52
• 5.4.1 整體結(jié)構(gòu)剛度計算分析50-51
• 5.4.2 整體結(jié)構(gòu)強度計算分析51-52
• 5.5 總結(jié)52-54
• 第6章 后下部防護裝置耐撞性分析研究54-63
• 6.1 后下部防護裝置的作用及法規(guī)要求54-55
• 6.2 后下部防護裝置55
• 6.3 耐撞性模型的選取及建立55-57
• 6.3.1 材料模型的選取55-56
• 6.3.2 幾何模型的建立56-57
• 6.4 單元及網(wǎng)格的劃分57-58
• 6.5 載荷、約束的施加及參數(shù)的設(shè)置58-59
• 6.6 后下部防護裝置碰撞結(jié)果對比分析研究59-62
• 6.7 總結(jié)62-63
• 第7章 總結(jié)與展望63-65
• 7.1 全文總結(jié)63
• 7.2 研究展望63-65
• 參考文獻65-68
• 研究生期間發(fā)表論文情況68-69
• 致謝69

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