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油箱晃动及传感器强度的分析研究颜料填料音箱功放光配线架多士炉广告条幅Frc

发布时间:2024-01-09 12:51:00 阅读: 来源:直通厂家

油箱晃动及传感器强度的分析研究

1:前言

在汽车设计中,会遇到很多的问题,这种高速工具在行驶中对强度的要求是最基本的。速度越大,各部件的强度及刚度受到的挑战也越大。一般情况下,检验部件刚度和强度是否符合要求直接采用试验的方法。在CAE仿真大量被采用的时代,通过CAE软件可以模拟出现实工况,找出问题所在。而本文所分析的油箱内的传感器由于其所处环境的特殊性,试验的方法是很难准确测出其受到的冲击力。

本文中的载重汽车油箱中传感器的导杆材料采用铝合金,外罩多半采用硬质PVC。汽车在高速路面行驶,加速减速,汽车盛装的油晃动特别剧烈;而且,较之水的粘性,油粘性系数更大,油箱中心的传感器必定受到来自油的巨大的压力。同时,一般传感器的结构不仅贯穿整个油箱,长度与油箱的高度相当,且直径很小,细而长的结构加剧了其被损坏的风险。因此,传感器的设计更加值得研究关注。

这里我们采用CFD仿真模拟出油在箱内的晃动,进而得出传感器上压力的分布,以此作为边界条件计算其强度,最终计算出传感器的最大位移和最大应力。这种方法对汽车上很多部件的仿真计算都有很强的应用意义。

2:数学模型及几何模型

VOF模型主要针对两种和多种不相容流体的计算模型,如果各形态物质在容积内所占体积的比例为αq,αq=0,则表示物质q所占体积为零;αq=1,表示物质存在于全部空间。不同物质间的界面变化是由连续量方程来计算完成:

美式插头在分析中,油箱中存在两种流体,一种是燃油,使试样变形后呈“鼓形”一种是空气,且假设两种流体均不可压缩。液面随时间变化,计算 VOF模型的非定常问题,收敛是其中一个需要注意的问题,因此,在时间步长的设定和压力离散格式的选取上要多下功夫。虽然这里面有一定的经验,但是一般来说,VOF模型的计算时间步长的设置尽量小一些。

该油箱的体积较大,接入平台容积可达到 400L。下图中颜色较深的部件就是传感器,它处于油箱的中心处,它的两旁有两片金属,焊接在油箱的内壁,金属片上布满多个圆孔以便油在各区间相互流通。

图1:油箱的几何模型

3:计算结论及分析

根据对日常车油箱的状态大致了解的情况下,我们选取两种情况进行的分析,第一种燃油占油箱的一半;第二种燃油占油箱的三分之二;两种工况下,油箱箱体均受到沿车行驶方向上的3g的加速度;以下两图展示的初始状态下两种流体在油箱中的状态,红色表示燃油。

图2:1/2燃油的初始分布

图3:2/3燃油的初始分布

在一半燃油的工况下,油的晃动非常剧烈;3g的加速度使得燃油很快的运动。在2秒的计算时间内,最终找出0.5秒时传感器受到的压力最大,波动的油对传感器底端,中部都办公桌形成了很大的压力(见图5),内部置有裂缝引诱产生器最大的相对总压达到了1×104量级。

图4:0.5秒时油的形态(1/2燃油工况)

图5:传感器压力分布图(1/2燃油工况)

相比于二分之一燃油的情况,燃油的增加显然减小了速度变化造成的油波动的剧烈程度。三分之二燃油的情况下,燃油虽然同样的形成了晃动,但是油的波动温和得多,对于传感器的冲击也小的多。这在传感器的压力分布上就看得出来。

图6:0.5秒时油的形态(2/3燃油工况)

CFD分析工作完成之后,导出传感器表面的压力分布,然后任何人员制止将手及其它物品放入实验区内将压力结果作为边界条件Mapping到传感器结构分析模型上对其进行强度分析,下图为进行强度分析的传感器模型和边界条件示意图。

图8 进行强度分析的传感器模型和边界条件示意图

图9 A工况下0.5秒时间点的应力分布图(单位:KPa)

4:结论

通过对该项目多方面综合的分析,发现一半油工况时传感器外壳受力大于 2/3油的工况,说明在同样的加速边界作用下,燃油更多,箱内流体运动相对没有那么剧烈,对传感器外壳冲击力反而小。(注:这并不表明油越少,对传感器外壳的冲击力越大)

对于结构分析得出传感器外壳所受应力不足以使其破坏,剪切力不足以使食品加工 PVC管破裂,格栅在很大程度上减小了油的晃动。(end)

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