摘要(yao)
本文(wen)介(jie)紹了汽(qi)(qi)車燃油箱仿真(zhen)問題和難點以及使用(yong)(yong) ABAQUS軟件對(dui)其進行仿真(zhen)的原因及優(you)點， 同時也給出了使用(yong)(yong)ABAQUS 軟件對(dui)汽(qi)(qi)車燃油箱進行耐(nai)壓及撞擊模擬(ni)的案例(li)。
關鍵詞：ABAQUS 汽車燃油箱(xiang) 非線(xian)性(xing)
前言
汽(qi)車(che)燃(ran)油(you)(you)(you)(you)箱是(shi)車(che)上唯一儲存燃(ran)油(you)(you)(you)(you)的地方，是(shi)車(che)上重要的功能(neng)(neng)與安全(quan)部件之一。汽(qi)車(che)塑料燃(ran)油(you)(you)(you)(you)箱與金屬燃(ran)油(you)(you)(you)(you)箱相比具有安全(quan)、耐腐(fu)蝕和使用壽命長(chang)等特點，且能(neng)(neng)適合汽(qi)車(che)輕量(liang)化的發展要求(qiu)。而(er)對(dui)于汽(qi)車(che)塑料油(you)(you)(you)(you)箱是(shi)否合格(ge)，國家規(gui)范及各個(ge)汽(qi)車(che)生(sheng)產廠商都有明確的要求(qiu)及標準，以往 這(zhe)些(xie)標準都是(shi)通過試驗的方法進行驗證的。
然而隨著 CAE 技術在汽車行業中的應用越來越廣泛，作為汽車重要部件之一的汽車燃油箱也需要采用 CAE 仿真來代替之前的經驗設計及試驗。通過仿真分析與優化，一方面發現并解決設計初期存在的問題，避免了大量的樣件制作和產品試驗；另一方面縮短了設計周期，極大地降低了產品設計研發的成本，提高了經濟效益。
汽車燃油(you)箱仿真問題及(ji)難(nan)點
2.1 汽車燃油箱需仿真的問題
目前，汽車燃(ran)油(you)箱都使用(yong)的(de)是塑料油(you)箱，對于(yu)燃(ran)油(you)箱的(de)合格性(xing)，國家標準(zhun)給出了(le)強制性(xing)的(de)要 求(qiu)，主要包括(kuo)以下 4 類試(shi)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必須要完成的，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。
2.2 汽車燃油箱仿真難點
針對汽車燃油箱的以上試驗，為縮短了設計周期，降低了產品設計研發的成本，目前，上述 的四個試驗都需要采用仿真的方法來實現，這樣就會遇到很多難點：
1、當前的汽車燃油箱都使用的塑料油箱，塑料材料是一種非線性的材料，并且其材料屬性在不 同溫度下及不同應變率下也是不一致的，這是在仿真中需要考慮的，這樣才能夠得到和試驗一致的結果；
2、關于燃油箱的仿真分析，其中在耐壓、跌落及撞擊中，燃油箱中都需要裝入液體，因此在分 析中都需要考慮的燃油箱中所裝液體對結構的影響；
3、 以上的四個試驗的仿真，分析問題涉及從靜力學的耐壓分析到動力學的跌落和碰撞，涉及內容非常廣泛，故而需要一個功能強大的軟件來解決這些問題。
ABAQUS 軟(ruan)件介紹及(ji)應用案(an)例
3.1 ABAQUS 軟件介紹
ABAQUS 是國際上最先進的大型通用有限元計算分析軟件之一，被廣泛認為是功能最強的有限 元軟件，特別它的非線性力學(幾何、材料、接觸)分析功能具有世界領先水平，受到世界上許多 著名公司、大學和研究部門的青睞，在北美、歐洲和亞洲許多國家的機械、化工、土木、水利、材料、航空、船舶、冶金、汽車、生物醫療和電氣工業設計中得到廣泛的應用。它可以進行結構 的靜態和動態分析，如應力、變形、振動、沖擊、熱傳導和對流、質量擴散、聲波、力電耦合分 析等；它具有豐富的單元模式，如桿、梁、剛架、板殼、實體、無限體元等；可以模擬廣泛的材 料性能，如金屬、橡膠、塑料、鋼筋混凝土、彈性泡沫、巖石和土壤等。
ABAQUS 主要由一個前后處理模塊 ABAQUS/CAE 及兩個主求解器模塊 ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit 組成。ABAQUS/Standard 是一個通用的有限元分析模塊，包括線性和非線性、 時域和頻域分析功能，同時還可進行熱分析、聲學分析或者機構的多體運動模擬，以及各種耦合 分析，ABAQUS/Explicit 是一個顯式動力學分析模塊，主要是用于完成高速的非線性動力學仿真， 例如燃油箱的撞擊模擬。因此，ABAQUS 軟件是非常適合于汽車燃油箱仿真的。
3.2 ABAQUS 軟件在汽車燃油箱的應用案例
當前，ABAQUS 軟件已經在汽車燃油箱仿真中得到了很好的應用，同時用戶也通過使用 ABAQUS軟件對汽車燃油箱進行仿真，使其在產品開發階段即可發現產品的設計缺陷，有利于提高產品質 量并加速產品開發，并有效的減少研發成本。圖1 及圖2 給出了某汽車燃油箱生產廠商使用 ABAQUS 軟件對燃油箱進行耐壓及撞擊模擬得結果。
圖1. 耐壓分析結果
圖2. 撞擊模擬結果
結(jie)論(lun)
通過以上的描述及案例分析可以知道，在針對汽車燃油箱的仿真中，ABAQUS軟件具有不可比 擬的優勢及特點，尤其是適用于塑料汽車燃油箱的仿真。而且通過采用 ABAQUS 軟件對汽車燃油 箱進行仿真，可大大減少產品的試驗次數，降低產品的研發成本和研發周期，加快新產品的上市，給企業帶來效益。
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