车辆用复合材料油箱结构优化设计

摘要

随着科技的发展,汽车已经成为科学技术发展的新标杆。油箱作为车辆中的主要设备之一,其结构、质量、强度和耐用性对车辆的寿命、工作效率以及成本控制有着较为重要的影响。复合材料作为新兴的潜力材料,其在航空航天以及汽车行业中已经具有一定的影响力。复合材料油箱的结构设计很具有研究价值,其包含材质的选择、结构的加强、铺层结构的设计、铺层结构的优化等一系列问题。对我国汽车行业的自主研发、设计、制造以及降低成本等可持续发展有很重要的意义。
　　本文系统研究了适用于VARTM工艺的复合材料油箱结构。主要研究内容如下:利用复合材料铺层结构的设计准则,通过改变偏轴角为45°和90°正交铺层组[45°/-45°]、[0°/90°]的质量百分比设计了六种铺层方案,通过渗透率测试、力学性能及损伤情况对铺层方案进行收敛和优选;依据复合材料单向性能测试的相关国标,对复合材料铺层结构设计所需基础参数进行测试;通过CAD、CATIA等三维建模软件创建可以与有限元分析软件ANSYS良好相互转换的油箱三维模型,并对其结构进行加强设计;在复合材料专业铺层设计软件——Laminate Tools环境下创建油箱的铺层结构模型;在 ANSYS环境下对油箱进行抽油负压分析,通过Laminate Tools软件对其各层、相关元素及应力集中位置的受力情况进行后处理,从而对铺层结构进行后优化和修整,保证其达到设计的要求。
　　通过分析结果表明,设计的铺层结构可以满足油箱的使用要求,并验证了该技术路线的可行性、可靠性、高效性和实用性。为复合材料构件的铺层结构优化设计与生产实践相结合提供了一种可行的方法。对复合材料油箱的铺层结构设计、生产技术指导以及强度验证具有一定的参考价值。

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第一章 绪 论

1.1 前言

1.2 国内外油箱发展现状

1.3 研究的技术路线

1.4 本文的研究内容

第二章 油箱铺层结构的设计

2.1油箱使用技术要求

2.2 油箱铺层结构的设计

2.3 实验部分

2.4 油箱铺层结构的优选

2.5 油箱铺层结构基础参数的测试

2.6 本章小结

第三章 油箱铺层模型的建立

3.1 油箱模型的创建及优化

3.2 油箱铺层模型的创建

3.3 本章小结

第四章 油箱铺层结构的有限元分析及后优化

4.1有限元中铺层模型的加载

4.2铺层结构模型的有限元分析

4.3 Laminate Tools环境下有限元分析结果后处理

4.4铺层结构的修整

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢