說起汽車水箱，我相信大多數車主都不會陌生，它是汽車散熱系統的重要組成部分，保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作，為汽車發動機冷卻起著重要作用，但是提起汽車膨脹箱又有多少人知道呢？

汽車膨脹箱又稱膨脹水箱或儲液罐，它與水箱有些關聯，比較簡單的講，汽車膨脹箱就是汽車冷卻系統的一個零件，它的主要作用是：當汽車冷卻系統的水溫升高的時候，冷卻液勢必就會發生膨脹，因此水位上升，如果沒有膨脹水箱，那么冷卻系統的壓力就會升高。冷卻液就可能會從縫隙處噴出或者壓壞冷卻系統的零件，導致冷卻系統失靈。在有膨脹箱的情況下，水箱散熱器里面盛不下的冷卻液會回流到膨脹箱，防止水箱壓力過高，反之，還可以在水箱水位過低的時候補充水位。所以，膨脹箱的主要作用是為冷卻液提供膨脹和收縮的空間，以及冷卻系統集中的排氣點，其產品作用決定了膨脹箱必須在氣密性、抗振動、耐壓方面有著高可靠的特性。

傳統的產品開發流程中，新產品上市前必須做反復的物理測試，但物理測試需要準備多個樣品，同時耗費大量的時間和成本，最重要的是，通過物理測試很難理解復雜點處的流動行為或應力產生，有時無法找到問題的根源所在。通過CAE仿真，在產品設計早期階段就能夠識別應力集中區域，有助于優化產品的設計，減少物理試驗。以下為元王CAE仿真專家為某企業膨脹箱產品做的氣密性仿真分析。

分析條件

負壓試驗：壓力：－99.3 kPa，環境溫度 ：25±3℃ ，試驗時間1min；

正壓試驗（水中）：壓力： 300 kPa ±10 kPa，環境溫度 ：25±3℃ ，試驗時間1 Min ；

正壓試驗（高溫箱中）：環境溫度 ：120℃±2.5℃ ，加壓力：200±10 kPa，加壓時間 ：10 Min加壓順序 ：0→200→0 kPa，加壓周期： 20±1 kPa/30 s，加壓方法：每30S升高20kpa氣壓，分10次加壓到200kpa，再分10次20kpa/30s降壓至0kpa為一個循環，一個循環剛好10分鐘；

要求：產品外觀無破損、變形。氣密性能需保持；

分析結果

常溫正壓300kpa及負壓99.3kpa工況下，膨脹箱體最大應力均低于所用材料屈服應力（33Mpa），焊接區域的最大應力亦低于所用材料許用應力（33*70%=23.1Mpa），部件失效風險低，不影響箱體的氣密性。

正壓0-200-0kpa氣密性分析圖

高溫120°C，正壓200kpa下，膨脹箱體最大應力超出所用材料屈服應力（33Mpa），出現在箱體下部固定區域處（熱變形導致），屈服風險高；除固定區域外，箱體其他區域最大應力均低于材料屈服應力，焊接區域最大應力亦低于材料許用應力，不影響箱體的氣密性。

根據元王CAE仿真分析結果，客戶對產品進行了有針對性的優化，促使產品各項性能最終圓滿達標，值得一提的是，根據客戶反饋數據顯示，此次CAE仿真分析參與的新產品設計，相比以往產品最終成型，時間上減少了60%，測試相關成本也節約了近50%。