低温液体运输车的轻量化技术——内容器及外壳加强结构的优化

摘要

随着能源工业、石油化工和气体工业的快速发展和推进，低温液体运输车的种类和数量不断增加，但由于能源紧缺、环境污染日益严重，低温液体运输车的轻型化设计变得越来越迫切。本文以安瑞科DC18型低温液体运输车为研究对象，利用ANSYS提供的有限元与优化设计相结合的方法对其内容器支撑圈与外壳加强圈进行结构分析和优化设计，从而达到轻量化目的。
　　对该低温液体运输车建立整体模型，对内容器支撑圈进行分析，通过改变支撑角度、支撑圈的尺寸及支撑圈结构型式等方式，对内容器支撑圈进行优化设计，并在不同的优化方式下，对轻量化效果进行评价。
　　对带加强圈的外压薄壁圆筒进行特征值屈曲分析，表明加强圈尺寸不同时外压圆筒会有两种不同的失稳形态。对不同失稳形态的加强圈结构进行分析，提出了强、弱加强结构的概念。通过参数化计算，确定了外压薄壁圆筒强、弱加强结构的分界线。对于弱加强结构确定了失稳分界线，给出了弱加强结构临界压力计算经验公式。
　　对大、小加强圈组合使用时的外压薄壁圆筒进行稳定性分析，得到外压薄壁圆筒失稳模态的分区图及临界压力变化规律。固定大、小加强圈的尺寸，对大加强圈的最优间距进行了分析讨论。对所研究的低温液体运输车外壳加强结构进行了优化设计，优化后的外壳加强圈总质量比优化前的加强圈质量降低了约20.64％。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 低温液体运输车的发展现状

1.3 应用有限元与优化设计方法相结合的优化技术

1.4 本课题研究意义与研究内容

第二章 内容器支撑圈的结构优化

2.1 支撑圈结构优化的设计方案

2.2 低温液体运输车内容器支撑圈结构的有限元分析

2.3 内支撑圈的结构优化

2.4 小结

第三章 外压薄壁圆筒弱加强结构及其临界压力的计算

3.1外压薄壁圆筒的强、弱加强

3.2弱加强外压薄壁圆筒Pcr计算

3.3小结

第四章 外壳加强圈的结构优化

4.1大、小加强圈的设计

4.2大、小加强圈的组合使用时外压薄壁圆筒的失稳性能

4.3 大、小加强圈组合使用在低温液体运输车中的应用

4.4 小结

第五章 结论

参考文献

致谢

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