燃油箱非线性耐压及流固耦合动力学分析

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文燃油箱非线性耐压及流固耦合动力学分析学位申请人：梁高峰学科专业：机械工程指导教师：程贤福教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东

2、交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________摘要燃油箱非线性耐压及流固耦合动力学

3、分析摘要燃油箱作为汽车的安全件和功能件，不仅影响汽车安全性而且对发动机的正常工作起着至关重要的作用。国标对燃油箱的性能和测试方法都有明确的规定。在实际使用时发现，含有50%燃油的燃油箱由于受到振动和燃油的冲击，箱体内的防波板很容易脱落，造成箱体撕裂和燃油泄漏等故障。车辆在不同的环境中行驶，燃油箱还有可能承受高温高压等载荷。目前燃油箱的设计还主要是依靠设计人员的经验，对燃油箱的性能无法进行预估，这样设计出来的燃油箱在实际使用中无法保证其性能和寿命。为此，本文利用有限元方法，根据国标规定并考虑燃油箱实际使用条件开展如下研究：（1）对本课题的背景和研究意义进行了分析，对燃油

4、箱的发展和相关的研究现状进行论述，从结构非线性、流固耦合模态和振动三个方面进行分析和论述。（2）燃油箱耐压非线性分析。利用载荷步模拟燃油箱的加载和卸载过程，对燃油箱进行耐压仿真分析，并且考虑燃油箱的非线性变形，得到了燃油箱的最大变形和最大应力以及产生最大变形和最大应力位置，并提取最后一步载荷（载荷为0）计算结果，得到了燃油箱规定压力下的塑性变形量。（3）流固耦合的理论推导。通过伽辽金和哈密变分原理对流体和固体方程进行离散，利用位移-压力传递方式建立了流固耦合方程。（4）对不同充液比的燃油箱模型的模态进行计算，得到了模态频率随燃油量的变化规律。在模态分析的基础上，根据国

5、标规定的振动激励，对含有50%燃油的油箱模型进行振动仿真分析，得出了燃油箱在空间三个方向的振动响应。针对燃油箱焊点容易破坏的问题，通过提取焊点处的振动响应曲线，发现在纵向方向上焊点的承受的冲击力最大，且在低频振动时最容易发生破坏。（5）试验验证，将国标规定的振动激励谱输入振动台。通过实验数据和仿真数据对比发现，仿真结果与试验结果比较接近，验证了仿真分析的准确性。本文通过对燃油箱结构塑性变形以及振动进行理论分析和有限元仿真，并且通过试验验证了仿真结果的可靠性，在燃油箱设计初期能够为燃油箱设计和性能评估提供参考。关键词：燃油箱，非线性，流固耦合，模态，振动IAbstrac

6、tNONLINEARPRESSUREANDFLUIDSOLIDCOUPLINGDYNAMICANALYSISOFFUELTANKABSTRACTAsthesafetyandfunctionalpartsofthecar,thefueltanknotonlyaffectsthesafetyofthecar,butalsoplaysavitalroleinthenormalworkoftheengine.Thenationalstandardhasaclearregulationontheperformanceandtestingmethodsofthefueltank.

7、Foundintheactualuseofthefueltank,fuelcontaining50%duetovibrationandoilshocks,theswashplateboxbodyiseasytofalloff,resultinginboxtearandfuelleakagefault.Thevehiclemaytravelinadifferentenvironment,sothefueltankmayalsobesubjectedtoloadssuchashightemperatureandhighpressure.Atpresent