基于Abaqus的燃油箱跌落模拟

ABAQUS使用技巧

基于Abaqus的燃油箱跌落模拟

陈学宏

（亚普汽车部件有限公司，江苏扬州225009）

摘要：为了能够在产品设计阶段，就预测出燃油箱跌落时破坏位置，对结构优化及后续工艺调试提供指导，从而最大程度上确保通过跌落实验。本文利用Abaqus软件使用状态方程模拟内部气体和液体，进而完成整个跌落模拟。通过与实验结果进行对比，验证了该方法精度的可靠性。

关键词：状态方程，流固耦合，燃油箱，跌落模拟

Droppingsimulation of fuel tank with Abaqus

Chen Xuehong

YAPP Automotive Parts Co. , Ltd. Jiangsu Yangzhou 225009, China

Abstract: To forecast destruction of tank due to drop in phase of design, give some suggestion for structure optimization and technics debugging, make sure passing dropping test as soon as possibly. This paper applies equation of state to simulate inner gas and liquid, and achieve whole dropping simulation. By comparing experimental date, proves validity of this method.

Key words: equation of state, fluid-structure coupled, fuel tank, dropping simulation

1.引言

汽车燃油箱是车上唯一储存燃油的地方，是车上重要的功能与安全部件，它必须牢固、密封、耐冲击。跌落实验是检验燃油箱产品是否合格的重要手段，相应的国家规范以及各个汽车生产商都明确了跌落实验要求[1、2、3]。因此，利用目前日益成熟的CAE技术，在燃油箱设计阶段进行跌落模拟，预测出燃油箱可能破坏的区域和结构，为结构的优化及后续的工艺调试提供指导，从而最大程度地确保燃油箱通过跌落实验，就显的非常有必要和意义

[1、2、3]。

与一般的跌落模拟相比，燃油箱跌落模拟的特殊性在于，其内部密封液体和气体，其跌落过程中会有很复杂气、液、固三相耦合作用。因此，正确模拟出气、液、固三相耦合作用是整个模拟的关键所在。采用CFD与FEA结合的方法，固然能够很好地解决上述三相耦合，但其需要非常高昂的计算机资源，实际操作也非常复杂。考虑到在跌落中我们只对燃油箱本体感兴趣，完全没有必要精确考虑内部的气体和液体运动形态，只需要考虑气体和液体对油箱内壁的压力即可。Abaqus软件的状态方程方法侧可以非常方便的实现上述设想，而Abaqus本身强大的非线性求解能力，同时也保证了跌落过程中各种复杂的接触问题，能够得到精确求解[6]。

2.状态方程原理

2.1能量方程及Hugonio曲线

对于封闭系统，其内能的增加等于应力所做功与增加热能的总和。在绝热条件下，能量方程可写成如下形式

[4]：

Em1 (1) Q (p pbv) S:e t t

其中： 为密度，Em为单位质量内能，p为压力（压缩为正），pbv为由于体粘性产生的压力，S为偏应力张量，

为单位质量比热率。公式（1）假设压力只与物质当前密度和内能有关，因此可以简写成如 为偏应变率张量，Qe

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