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随着车载罐车设计、制造、加工技术的发展,车载储罐行业的竞争越来越激烈,高效低成本运输是车载储罐行业面临的最大难题。因此,如何最大限度增加装载质量对于提高车载储罐生产企业的市场竞争力有重大意义和工程应用价值。 国内外关于车载储罐轻量化研究报道较多,但是针对车载储罐外简体加强筋结构优化设计文献相对较少。为此,针对传统角钢加强筋和板翅式夹芯结构,本文利用正交分析设计和Matlab软件分别进行了影响加强筋刚度因素分析和结构的优化。对车载储罐整体进行了三维数值模拟,优化了传统角钢加强筋的排布,并与优化前传统角钢,优化后新型角钢的模拟结果进行了对比。本文主要研究工作和结论如下: (1)对于传统角钢,长边宽为影响角钢结构刚度的主要因素,短边宽,边厚两个因素次之。通过Matlab软件对原有角钢进行参数优化可知,最优后角钢结构为:短边宽为32.65mm,长边宽为100mm,边厚为3.60mm。与原有角钢相比,可以使角钢高度降低2.35mm,内简体直径增加4.7mm,LNG装载体积增加约0.2mm3(约92kg)。 (2)角钢重新排列后,三种工况(垂直状态,横向状态,纵向状态)条件下,外简体和角钢的受力都有所降低,应力分布更为合理,最大应力均小于角钢和外筒体的许用应力。在增大LNG储罐运输稳定性的同时,更有效的发挥了角钢的结构强化作用。优化的新型角钢重新排布后角钢的数量可减少2根,运输车的整车装备质量可减轻57kg,在提高了单车的装载量的同时降低单车燃油消耗。 (3)通过对板翅式夹芯结构参数(翅片高度、翅片宽度、翅片间距以及上下板厚、宽度等)进行正交设计分析,翅片高度和板宽因素是影响板翅式夹芯结构刚度的主要因素。通过Matlab方法,对单层翅片、双层翅片、单层翅片组合和双层翅片组合进行了计算和优化,优化后的板翅式夹芯结构刚度与原有角钢加强筋相当,但加强筋高度降低8mm,增大了LNG装载体积约0.7m3(约322kg),提高了运营效率、降低运输成本。