燃油箱的案例
如何利用ABAQUS解決汽車燃油箱仿真問題和難點？
汽車燃油箱需仿真的問題
目前，汽車燃油箱都使用的是塑料油箱，對于燃油箱的合格性，國家標準給出了強制性的要 求，主要包括以下 4 類試驗：
1、振動耐久性試驗
燃油箱模擬裝車形式固定在振動試驗臺上，往燃油箱內加入額定量的水，蓋上燃油箱蓋，密封好 所有進、出口，按規定進行振動試驗。
2、塑料燃油箱耐壓試驗
塑料燃油箱模擬裝車形式固定在試驗裝置上，保持一定的環境溫度，往燃油箱中加入額定容量的 水，蓋好燃油箱蓋，密封好所有進、出口，向燃油箱內施加壓力，來觀察燃油箱的變形情況。
3、塑料燃油箱的跌落試驗
燃油箱中加入額定容積的水，蓋好燃油箱蓋，密封好所有進、出口，將燃油箱放置在一定的高度， 讓其自由落體進行跌落試驗。
4、塑料燃油箱撞擊試驗
燃油箱模擬裝車形式固定在試驗裝置上，在燃油箱中加入額定容量的水，用撞塊以一定的沖 擊能量撞擊燃油箱易損傷部位，來觀察燃油箱的變形情況，得到燃油箱撞擊試驗的結果。
以上四個試驗是汽車燃油箱需要完成的，目前，很多汽車燃油箱的生產廠商都是采用試驗的方法來驗證的，這樣勢必會造成研發成本的增加和研發周期的延長，因此在設計階段就采用 CAE 軟件對其進行仿真，來發現其設計上的缺陷及問題就顯得很有必要了。
展開 金屬燃油箱形貌優化設計方法研究
圖4 優化結果
3根據形貌優化結果布置加強筋
根據形貌優化的分析結果結合零件功能及工藝可行性，布置燃油箱殼體加強筋，最后設計完成的燃油箱下殼體模型如圖5所示。
圖5 最終設計模型
最后對完成設計的燃油箱進行模態分析，得到整個燃油箱總成的一階固有頻率為82.8Hz（見圖5），其一階模態出現在燃油箱上殼體中間部位，說明下殼體模態應該更高，其分析結果與形貌優化分析結果匹配良好，與最初的設計方案相比，第一階固有頻率提高了42%，達到了設計要求。
圖6 最終模型的一階模態振型圖
4 總結
1) 對于薄壁鈑金件加強筋的設計，在加強筋最大高度確定的前提下，關鍵是找到加強筋對應設計目標（如結構強度、某階固有頻率等）的最佳起筋區域布置方案，只有這樣才能獲得滿足成本及設計要求的最佳結果。
2) 通過形貌優化方法布置燃油箱殼體的加強筋，不但可以有效提高燃油箱的結構強度，而且可以優化設計開發的流程，大幅縮短了產品開發的周期。本文對基于形貌優化方法對燃油箱殼體加強筋進行布局的研究為該方法在鈑金零件設計領域的應用起到了很好的指導作用。
參考文獻：
[1] 呂兆平等 基于有限元技術的發動機懸置支架拓撲優化設計研究 汽車工程，2009（4）
[2]賈維新等，基于形貌優化的低噪聲油底殼設計研究【J]浙江大學學報（工學版）2007,41（5）；770-773.
[3]舒歌群等，基于HYPERWORKS的柴油機油底殼有限元建模和結構優化【J].小型內燃機與摩托車，2008（2）：25-27
[4]袁登木，龍海強. 燃油箱形貌優化設計方法研究.
展開 HyperMesh在塑料燃油箱系統中的應用
摘 要：基于HyperMesh軟件，本文通過某塑料燃油箱的機械強度分析為例，介紹了軟件的前處理功能以及應用方法。應用表明該軟件可以準確的預測油箱變形情況，為燃油箱產品設計提供一定的參考價值。
關鍵詞：HyperMesh 燃油箱 靜態分析 結構強度
1 概述
當前，隨著汽車工業的發展和國內汽車工業的振興，各大汽車生產企業對汽車燃油箱的需求呈明顯增長趨勢。世界上第一只汽車塑料燃油箱是在上世紀60年代由德國大眾汽車公司、BASF公司和KAUTEX公司聯合開發的，并成功應用于PORSCHE車上[1]。早期的燃油箱大多由金屬材料制成，后來多改用合成材料來適應汽車輕量化的發展需求以滿足新的汽車燃油經濟性標準，所以伴隨著汽車工業的發展，塑料燃油箱得到了較快的發展[2]。
燃油箱是個相對密閉的系統，油箱上通常設有通風裝置，以防止隨著油量的過度消耗而在箱內與大氣的壓力差的作用下變形。本文采用HyperMesh軟件進行前處理，然后對燃油箱系統中的塑料油箱進行結構強度分析，從而為燃油箱產品的設計提供理論指導。
2 計算模型的建立
為了簡化模型，本文只采用了燃油箱系統中的燃油箱、鋼帶、油泵以及減震墊四個部件進行油箱的強度分析。
2.1 網格劃分
采用殼單元進行網格劃分。網格類型、節點數和單元數見表1。
2.2 材料參數的輸入
進入Material界面，輸入材料名稱創建并編輯材料屬性。計算中油箱本體材料采用高密度聚乙烯HDPE，鋼帶材料采用STEEL12，油泵和減震墊均采用剛性體分析。
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汽車燃油箱（油箱+油液）濕模態分析.pptx（教程）
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不懂可以問
Flow-3D 技術在汽車油箱里的應用
（4）要確定燃油箱的重心位置隨著飛行姿態和燃油消耗量的不同而變化的 規律，所需要的輸入條件是燃油箱的幾何模型文件、燃油箱的晃動規律以及燃油 消耗量的變化規律，仿真計算設定過程與上兩條所述的不同之處僅是需要把燃油 消耗量的變化規律輸入到 Flow-3D 中作為計算邊界條件，經過計算后，就能夠 得到燃油箱的重心位置隨著飛行姿態和燃油消耗量的不同而變化的規律，從而為 合理控制飛機燃油箱耗油順序提供依據。
（5）要確定燃油箱的重心位置隨著飛行姿態和燃油消耗量的不同而變化的 規律，所需要的輸入條件是是燃油箱的幾何模型文件、燃油箱的晃動規律以及燃 油消耗量的變化規律，仿真計算設定過程與上兩條所述的不同之處僅是需要把燃 油消耗量的變化規律輸入到 Flow-3D 中作為計算邊界條件，經過計算后，就能 夠得到燃油箱的重心位置隨著飛行姿態和燃油消耗量的不同而變化的規律，從而 為合理控制飛機燃油箱耗油順序提供依據。
展開 應用粒子法模擬油液沖擊效應
SPH分析模型
選取燃油箱總成、油箱綁帶、安裝支架、車架縱梁、車架橫梁以及相關聯的其它零部件等作為子系統研究對象，如圖3所示。整車加速度波形作為燃油箱子系統的受力來源。在子系統仿真模型中，采用燃油箱附件的車身結構上的3向加速度波形曲線模擬燃油系統在整車中的運動模式。
圖3 仿真模型
基于整車64公里偏置碰撞工況下的試驗數據，燃油箱的綁帶在沖擊過程中滑脫，CAE仿真結果顯示燃油箱綁帶的運動狀態如動畫所示。
燃油箱綁帶的運動狀態
可知，采用SPH粒子模型進行燃油箱系統碰撞仿真時，油液對油箱有沖擊作用并且使綁帶滑脫。仿真分析顯示，SPH粒子模型燃油箱綁帶截面力峰值力為12kN，在考慮燃油系統流固耦合的情況下，油液對油箱的沖擊作用很大，不能夠忽略。仿真燃油箱的云應變和綁帶截面力結果如下圖4和圖5所示。
圖4 燃油箱的云應變
圖5 綁帶截面力仿真結果
采用SPH粒子模型可以體現出油液在運動過程中對燃油箱的瞬時沖擊作用，油箱的變形模式吻合度高，可模擬出油箱綁帶滑脫，對比整車試驗錄像，可得SPH粒子模型與實際情況匹配較好。
展開 積鼎CFD VirtualFlow：航空及汽車燃油晃動流體仿真計算及試驗對比
此外，對于燃油的貼壁流動，本軟件也可以較好地計算。
圖10
圖8給出了0.8 s時，燃油箱內部的壓力和速度結果，結果中液面波動對壁面的壓力沖擊不太明顯，這主要是因為有油箱設計了三道隔板，大幅的減小了燃油晃動的沖擊力。從速度分布圖也可知，燃油通過隔板時最大速度僅為1.3 m/s。因此，燃油晃動的沖擊很小，說明隔板對沖擊力起到了很好的降低效果。
圖11 0.8s燃油箱內部壓力（左側）和速度（右側）
實驗驗證
本節通過與某油箱晃動實驗的對比，驗證了VirtualFlow軟件計算精度。該實驗來自于馬德里理工大學的晃動實驗室（http://canal.etsin.upm.es/archives/2276/laboratorio-de-sloshing/?lang=en）。
下面給出了不同時刻實驗攝影圖和計算結果的對比。總體上，在相同的輸入條件下，VirtualFlow軟件能較好地還原油面形狀，計算精度較高。
圖12
結 論
通過上述案例介紹，我們可以看出VirtualFlow軟件在燃油晃動模擬方面展現出了卓越的適用性。無論是對于簡單的燃油晃動現象，還是對于復雜的、涉及多種物理效應的晃動問題，該軟件都能夠提供穩定、可靠的解決方案。綜上所述，VirtualFlow軟件在燃油晃動領域的應用具有廣闊的前景和巨大的潛力。我們期待該軟件在未來能夠為燃油晃動及相關領域的研究和應用帶來更多的創新和突破。
展開 電動汽車幾種加熱方案解析
1.4 缺點
1） 燃油加熱系統消耗燃油 ， 產生尾氣排放 ，與純電動汽車零排放的理念相違背。
2） 燃油加熱系統結構復雜， 零部件數量較多，增加成本較高， 降低了電動汽車的實用性。
3） 為了滿足純電動汽車碰撞法規的要求 ， 燃油加熱系統需要突破以下課題： ①燃油箱的布置位置和防護措施 （制定純電動汽車整車布置方案時，會優先考慮電池包的布置， 這對燃油箱的布置帶來了更大的挑戰。 燃油箱布置在前機艙不滿足前碰法規要求， 且燃油加注不方便； 燃油箱布置在行李艙下方， 很難滿足后碰法規的要求）； ②燃油管路走向， 應確保燃油管路遠離高壓線束； ③做好燃油管路的防護及碰撞斷油措施， 防止因碰撞引起燃油泄漏。
2 電加熱方式
2.1 PTC的概念及功能原理
電加熱方式多為使用PTC加熱。 PTC是PositiveTemperature Coefficient的縮寫， 意思是正的溫度系數， 泛指正溫度系數很大的半導體材料或元器件。通常我們提到的PTC是指正溫度系數熱敏電阻， 簡稱PTC熱敏電阻。 PTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導體電阻， 超過一定的溫度 （居里溫度） 時， 它的電阻值隨著溫度的升高而陡增。 也就是PTC加熱器的功率將突然降低到最小值， 使溫度回到其居里溫度以下。 就因為這個特性， PTC加熱器具有恒溫發熱、 無明火、 使用壽命長等優點。
2.2 低電壓風暖加熱
2.2.1 實施方案
圖4為低電壓風暖加熱方式系統結構。 機艙增加水泵、 水管、 三通閥與暖風芯體、 電機、 散熱器水箱形成封閉的水循環系統， HVAC結構中增加低電壓風暖加熱器。 低電壓風暖加熱器在空調HVAC中的布置示意圖見圖5， 安裝位置實物圖見圖6。
展開 基于VirtualFlow的航空及汽車燃油晃動計算及實驗對比
算例一：某型飛機油箱燃油晃動的分析算例
本節提供了VirtualFlow軟件通過剛體運動功能實現的某型飛機油箱燃油晃動的分析算例，該飛機的油箱組成如圖所示。
圖2 飛機油箱組成
在該算例中，我們提取右側的機翼油箱作為主要計算域。其尺寸如圖所示。
編輯
圖3 機翼油箱尺寸
如圖所示，初始時刻，油箱內填充約一半的燃油（紅色部分）。
圖4 油箱初始狀態
該算例的主要參數如下表所示：
下面給出了VirtualFlow軟件計算得到的燃油晃動結果。通過VirtualFlow，用戶可以輕松地獲得晃動過程中油箱內的油面形態分布（左）以及燃油速度（右）等參數。
用戶還可以設定任意截面以獲取其上的詳細參數分布。
此外，通過壓力的積分，用戶可以輕松提取燃油晃動對油箱壁面的沖擊力
圖5 油箱沖擊載荷
算例二：汽車剎車和加速過程中燃油箱晃動的數值模擬
汽車在剎車和加速過程中，油箱內的燃油將前后劇烈運動，燃油對油箱壁撞擊所產生的壓力影響到整個燃油系統的穩定性，此外，燃油與油箱外殼或其他內部零件碰撞產生額外的振動噪聲危害行車安全。本節提供了某型油箱在汽車剎車和加速過程中燃油箱晃動的數值模擬研究。通過該算例可以得到燃油晃動過程中油箱壁的壓力變化以及燃油液面晃動情況，為油箱優化設計提供理論指導。
除了剛體運動外，通過VirtualFlow的體積振蕩力模塊，用戶也可以快速完成燃油晃動問題的分析。如圖所示，體積振蕩力模塊支持用戶自由設置晃動的頻率、相位、幅值和起止時間等參數。
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汽車燃油箱是汽車部件中重要的功能件和安全件之一，而汽車塑料油箱與金屬燃油箱相比具有安全、耐腐蝕和使用壽命長等特點，且能夠適應汽車輕量化的發展要求，因此現在被廣泛采用。但是汽車塑料油箱采用的材料是一種復雜的非線性材料，并在實際的過程中也會經歷大變形，因此采用Abaqus軟件來進行分析是非常合適的。
本例中結合Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit兩個求解器模塊，對同一款汽車油箱進行了沖壓、跌落和撞擊的有限元分析，得出了可為工程設計提供重要依據的分析結果。
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HyperMesh在塑料燃油箱系統中的應用
基于HyperMesh軟件，本文通過某塑料燃油箱的機械強度分析為例，介紹了軟件的前處理功能以及應用方法，能為燃油箱產品設計提供一定的參考價值。
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【車用科普】汽車油箱容量小知識科普來咯~
原來，根據國家強制性標準《汽車燃油箱安全性能要求和試驗方法》的規定，“汽車燃油箱的額定容積應控制在燃油箱最大容量的95%”，即油箱的實際容量至少應比其額定容積大5％。
也就是說標明額定50升的油箱，其實際容量最少可以達到53升，這是因為燃油有熱脹冷縮的特性，為保護行車安全，在汽車加油加到額定容積后，油箱內必須留下一定的空間以應對燃油的熱脹。其實各類汽車油箱的實際容積比額定容積至少大5％~10％，有的大了30％之多。
我們曾做過實驗，額定50升的油箱，將油箱完全清空后可以加進56升燃油。因此，不能將額定容量誤解為最大實際容量。此外，汽車油箱只是個容器，不是計量器具，其實際容量會在不同環境條件下發生變化。因此根據油箱的額定容積來判斷加油機的計量是否準確，是不科學的。
展開 改性塑料在汽車輕量化上的應用
燃油箱
在制作燃油箱方面，改性塑料也發揮著重要的作用，可以根據一定比例混合樹脂、粘合劑、PA等材料，然后吹塑成型。此外，還可以利用超高分子量高密度聚乙烯、共聚PA、EVOH樹脂等材料制作燃料箱。
發動機進氣岐管
目前改性塑料在發動機進氣岐管的制造上大多是使用AIM工藝進行制作，在克萊斯勒、凱迪拉克的一些型號的發動機中，進氣歧管就應用了玻纖增強PA。
汽車發動機中在運行中溫度會不斷升高，所以發動機周邊的零部件必須在承受220攝氏度高溫的同時還能保持超高的強度，如果是在比較寒冷的天氣下還要有承受低溫的性能，因此一般采用PA66材料來確保塑料化零件的性能。
離合器執行系統
離合器因為經常在高溫環境下工作并且又受到壓力潤滑油劑的影響，傳統制造工藝中使用金屬材料，但是在不斷的試驗中，改性塑料制作離合器執行系統優勢更加明顯，在制造離合器執行系統時利用50%長纖維增強黑色尼龍LFRT原材料，穩定性更高，并且節約成本。
來源：銘基PPS
展開 CFD仿真與測試協同創新,構建“仿真 + 實測”閉環
航空航天領域</strong></p><p>在燃油箱晃動仿真中，VirtualFlow的振蕩體積力模型與ECT成像技術協同工作，能夠優化防晃結構設計，滿足極端工況需求。在飛行器的飛行過程中，燃油箱的晃動會對飛行器的穩定性產生影響。積鼎科技的技術能夠有效解決這一問題，提升飛行器的性能和安全性。</p>
近100萬輛車緊急召回！！！
召回原因
本次召回范圍內車輛由于供應商生產失誤，燃油箱安裝孔周邊可能存在氣泡，使得燃油箱壁厚度薄于設計值，導致燃油箱可能在使用一段時間后破損并發生燃油泄漏，增大了車輛起火的風險，存在安全隱患。
召回措施
華晨寶馬汽車有限公司將為召回范圍內的車輛免費更換合格的燃油箱，以消除安全隱患。華晨寶馬汽車有限公司將以掛號信等形式通知相關用戶。用戶可撥打寶馬服務熱線400-800-6666，了解此次召回的詳細信息。
