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为什么汽车膨胀箱设计要用到CAE仿真?

发布者:admin   发布时间: 2019-04-01 浏览次数:

 起汽车水箱,我相信大多数车主都不会陌生,它是汽车散热系统的重要组成部分,保证发动机在最适宜的温度状态下工作,为汽车发动机冷却起着重要作用,但是提起汽车膨胀箱又有多少人知道呢?


 

汽车膨胀箱又称膨胀水箱或储液罐,它与水箱有些关联,比较简单的讲,汽车膨胀箱就是汽车冷却系统的一个零件,它的主要作用是:当汽车冷却系统的水温升高的时候,冷却液势必就会发生膨胀,因此水位上升,如果没有膨胀水箱,那么冷却系统的压力就会升高。冷却液就可能会从缝隙处喷出或者压坏冷却系统的零件,导致冷却系统失灵。在有膨胀箱的情况下,水箱散热器里面盛不下的冷却液会回流到膨胀箱,防止水箱压力过高,反之,还可以在水箱水位过低的时候补充水位。所以,膨胀箱的主要作用是为冷却液提供膨胀和收缩的空间,以及冷却系统集中的排气点,其产品作用决定了膨胀箱必须在气密性、抗振动、耐压方面有着高可靠的特性。



 

传统的产品开发流程中,新产品上市前必须做反复的物理测试,但物理测试需要准备多个样品,同时耗费大量的时间和成本,最重要的是,通过物理测试很难理解复杂点处的流动行为或应力产生,有时无法找到问题的根源所在。通过CAE仿真,在产品设计早期阶段就能够识别应力集中区域,有助于优化产品的设计,减少物理试验。以下为元王CAE仿真专家为某企业膨胀箱产品做的气密性仿真分析。


 

分析条件

负压试验:压力:-99.3 kPa,环境温度 :25±3℃ ,试验时间1min;

正压试验(水中):压力: 300 kPa ±10 kPa,环境温度 :25±3℃ ,试验时间1 Min ;

正压试验(高温箱中):环境温度 :120℃±2.5℃ ,加压力:200±10 kPa,加压时间 :10 Min 加压顺序 :0→200→0 kPa,加压周期: 20±1 kPa/30 s,加压方法:每30S升高20kpa气压,分10次加压到200kpa,再分10次20kpa/30s降压至0kpa为一个循环,一个循环刚好10分钟;

要求:产品外观无破损、变形。气密性能需保持;


 

分析结果

常温正压300kpa及负压99.3kpa工况下,膨胀箱体最大应力均低于所用材料屈服应力(33Mpa),焊接区域的最大应力亦低于所用材料许用应力(33*70%=23.1Mpa),部件失效风险低,不影响箱体的气密性。


 

正压0-200-0kpa气密性分析图

高温120°C,正压200kpa下,膨胀箱体最大应力超出所用材料屈服应力(33Mpa),出现在箱体下部固定区域处(热变形导致),屈服风险高;除固定区域外,箱体其他区域最大应力均低于材料屈服应力,焊接区域最大应力亦低于材料许用应力,不影响箱体的气密性。

根据元王CAE仿真分析结果,客户对产品进行了有针对性的优化,促使产品各项性能最终圆满达标,值得一提的是,根据客户反馈数据显示,此次CAE仿真分析参与的新产品设计,相比以往产品最终成型,时间上减少了60%,测试相关成本也节约了近50%。

 

随着科技发展,汽车及汽车零部件的电子化、智能化趋势将越来越明显,这必将引起汽车行业新一轮的产品更新,伴随着产品的快速迭代过程,CAE仿真在产品研发中的作用也更加凸显,选择元王CAE应用解决方案专家,为您的汽车行业的更可靠、更安全创造无限可能。

 

如有CAE业务的需要请联系电话:13723451508,咨询QQ:215370757
本文出自深圳有限元科技有限公司cae软件专业网站:http://www.feaworks.org 转载请注明

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