散装水泥车罐体有限元分析与改进

摘要

随着中国城市化建设的迅猛发展，政府正在加速推广水泥散装化。水泥散装化是节能减排、保护环境、实现资源节约与综合利用的一条重要途径。散装水泥车能够从水泥厂将散装水泥快速安全地运送到混凝土搅拌站或其他固定罐体或容器并自动卸货，具有不污染环境、降低损耗的作用。目前，散装水泥车已成为各专用车企业中发展较快的专用车品种。由于散装水泥运输车属于多品种小批量产品，企业一般是一边设计一边制造，这样往往会造成产品质量下降，生产成本高，不利于企业的技术进步和行业的发展。因此，在产品设计开发阶段利用CAD/CAE技术对结构强度、车身轻量化以及动力学性能等进行分析优化，将大大减少产品设计周期，从而提高企业竞争力。本文以某3V散装水泥车罐体系统为研究对象，利用有限元法，对该罐体结构进行了有限元建模以及结构分析，并提出改进方案。
　　论文的主要研究工作如下：
　　(1)建立了某3V散装水泥车罐体系统的有限元模型，首先介绍了有限元法的基本理论和分析过程，同时介绍了本文将要使用的有限元软件，讨论了有限元建模需要注意的问题。罐体系统的有限元模型包括了简体、流化床、支座以及车架；
　　(2)对建立好的罐体有限元模型进行了模态分析，计算出罐体系统的低阶模态，主要求得了罐体的整体扭转和弯曲模态；
　　(3)研究了罐体的静态特性，主要分析了罐体在弯曲工况下的强度与刚度情况；
　　(4)通过罐体的有限元分析，提出了改进设计方案，并通过与原始模型对比，表明改进设计方案解决了原设计方案刚度与强度不足的问题。
　　本文基于有限元法对某3V散装水泥车罐体系统进行了模态分析、强度与刚度分析，在此基础上提出了改进设计方案，并通过仿真结果验证了改进设计方案的有效性。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 散装水泥车介绍

1.3 散装水泥车发展状况分析及文献综述

1.4 本文主要内容及章节安排

1.5 本章小结

第2章 罐体结构的有限元建模

2.1 有限元法的基本概况

2.1.1 有限元法的发展过程

2.1.2 有限元法的基本理论

2.1.3 有限元法的分析过程

2.2 有限元分析软件介绍

2.2.1 Hyperworks软件

2.2.2 Nastran软件

2.3 罐体结构的几何处理

2.4 网格划分

2.4.1 单元选择以及联接处理

2.4.2 网格划分和质量检查

2.5 散装水泥车罐体有限元模型的建立

2.5.1 几何模型的简化

2.5.2 有限元模型的建立

2.6 本章小结

第3章 罐体结构的静态分析

3.1 罐体的受力分析

3.2 刚度分析

3.2.1 空载工况

3.2.2 满载工况

3.2.3 满载卸料工况

3.2.4 刚度结果分析

3.3 强度分析

3.3.1 空载工况

3.3.2 满载工况

3.3.3 满载卸料工况

3.3.4 强度结果分析

3.4 刚度与强度分析结论

3.5 本章小结

第4章 罐体结构的模态分析

4.1 模态分析的理论基础

4.2 模态提取方法

4.3 罐体结构的模态分析及结果

4.3.1 模态分析的步骤

4.3.2 模态分析结果与分析

4.4 本章小结

第5章 罐体的改进以及仿真结果对比

5.1 流化床的改进方案

5.2 简体的改进方案

5.3 改进后罐体的模态分析结果

5.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致 谢