一种罐体内液体纵向冲击性能及液罐车制动性能的分析方法技术

本发明专利技术公开了一种罐体内液体纵向冲击性能的分析方法及液罐车制动性能分析方法，通过所述罐体内液体纵向冲击性能的分析方法包括使用弹簧质量模型构建罐体内液体纵向冲击等效机械模型，以及液罐车制动性能分析方法包括所述罐体内液体纵向冲击性能的分析方法，实现对罐体内布置任意一种横向防波板的液罐车制动性能都能进行快速、高效分析。高效分析。高效分析。

【技术实现步骤摘要】
一种罐体内液体纵向冲击性能及液罐车制动性能的分析方法


[0001]本专利技术涉及罐体内液体纵向冲击性能分析的
，尤其涉及液罐车制动性能分析
，尤其涉及一种罐体内液体纵向冲击性能的分析方法以及液罐车制动性能分析方法。

技术介绍

[0002]随着物流的发达，现在各种液体物料长途运输成为现代经济发展的现实需求，液罐车广泛应用于液体货物的道路运输。
[0003]由于液体货物具有易于流动的性质，液罐车在制动过程中，罐体内的液体货物在制动力的作用下产生沿罐体纵轴的冲击，严重影响液罐车的制动效能。为了降低液体纵向冲击对液罐车制动效能的影响，业内主要通过在罐体内布置横向防波板来抑制液体冲击；但是罐体内所布置的横向防波板的类型多样，且不同防波板所起到的效果也是不同的。但是现在缺少有效的模拟检测方法，对不同类别的罐体在制动力的作用下液体沿罐体纵轴的冲击的结果进行检测；以及缺少有效的模拟检测方法，检测横向防波板对液罐车制动效能的改善状况；现在一般采用实车试验或仿真方法来研究，这种研究方法缺乏普适性，如果改变了防波板类型、罐体形状、罐体尺寸、罐体内的液体货物充装率等参数，就需要重新进行试验研究，且检测周期长、成本高。
[0004]因此如何专利技术一种具有普适性的液罐车制动效能分析方法，该方法对罐体内布置任意一种横向防波板的液罐车都能进行快速、高效分析，成为本领域的技术难题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种罐体内液体纵向冲击性能的分析方法以及液罐车制动性能分析方法，通过所述罐体内液体纵向冲击性能的分析方法包括使用弹簧质量模型构建罐体内液体纵向冲击等效机械模型，以及液罐车制动性能分析方法包括所述罐体内液体纵向冲击性能的分析方法，实现对罐体内布置任意一种横向防波板的液罐车制动性能都能进行快速、高效分析。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供一种罐体内液体纵向冲击性能的分析方法，包括以下步骤：基于弹簧质量模型构建罐体内液体纵向冲击等效机械模型；对罐体进行分类；获取不同类别罐体的变量参数信息以及系统参数信息；
[0007]根据不同类别罐体的所述变量参数信息、系统参数信息结合罐体内液体纵向冲击等效机械模型计算出相应类别罐体内液体的等效纵向冲击液体相对于罐体的位移x1随时间的变化曲线以及等效纵向冲击液体质量m
str
以表征罐体内液体纵向冲击性能；
[0008]所述等效纵向冲击液体为等效的液体质心位置沿罐体运动方向发生位移的液体；
[0009]所述等效纵向冲击液体相对于罐体的位移x1为等效纵向冲击液体质心沿罐体运动方向发生的位移；在所述罐体运动或者制动过程中，所述等效纵向冲击液体质量m
str
不随时间发生变化；所述等效纵向冲击液体质量只与罐体形状、防波板设置情况以及罐体内充
液比相关；
[0010]所述变量参数信息为罐体运动或制动过程中直接获得参数；所述系统参数信息为所述罐体形状、防波板设置情况结合所述变量参数信息计算所得的参数信息。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：通过使用弹簧质量模型构建罐体内液体纵向冲击等效机械模型，实现罐体制动后等效纵向冲击液体相对于罐体的位移x1随时间的变化曲线的计算；
[0012]通过获取不同类别罐体的变量参数信息，可对不同种类罐体、在不同充液比状态下进行液体纵向冲击强度的模拟检测；
[0013]通过计算等效纵向冲击液体相对于罐体的位移x1随时间的变化曲线和等效纵向冲击液体质量m
str
，可以有效体现出在制动力的作用下液体沿罐体纵轴的冲击对罐体制动效果的影响；
[0014]且可实现罐体制动过程中，等效纵向冲击液体质量、等效纵向冲击液体冲击力和等效纵向冲击液体质心位置时间变化曲线的计算，也可以计算出等效纵向冲击液体冲击力的最大值、等效纵向冲击液体质心位置的时间序列数据；由于罐体运动过程中，冲击液体质心位置沿罐体纵向发生位移对罐体的冲击影响较大，而冲击液体沿罐体垂直方向发生位移较小且对罐体的冲击几乎可以忽略，因此所述等效纵向冲击液体相对于罐体的位移为冲击液体质心沿罐体运动方向发生的位移。
[0015]进一步的，所述罐体类别包括连通式罐体、分隔式罐体；所述连通式罐体包括A型连通式罐体、B型连通式罐体；所述分隔式罐体包括A型分隔式罐体、B型分隔式罐体；
[0016]所述连通式罐体为罐体内未设置与罐体运动或受力方向相交的防波板，此时液体晃动完全不受防波板影响，液体纵向晃动不受抑制，所述液体纵向晃动方向为罐体运动方向平行；
[0017]所述分隔式罐体为罐体内根据国家标准中对横向防波设置数量的要求，设置不带有人孔、泄流孔等孔隙的横向防波板，从而将罐体分隔成多个完全不连通的舱室；所述分隔式罐体不同舱室之间的液体完全不流通，液体晃动受到最大抑制；
[0018]所述A型连通式罐体为宽高比为1.5的连通式罐体；
[0019]所述B型连通式罐体为宽高比为2的连通式罐体；
[0020]所述A型分隔式罐体为宽高比为1.5的分隔式罐体；
[0021]所述B型分隔式罐体为宽高比为2的分隔式罐体；
[0022]所述宽高比为罐体横截面的宽度与高度的比值；优选所述罐体横截面为椭圆形，所述宽高比为罐体横截面的长半轴和短半轴之比。
[0023]采用上述进一步方案的有益效果在于：通过将所述罐体进行分类，可以将罐体横截面和防波板设置情况对液体冲击的主要影响进行区别，从而建立的弹簧质量模型可以进一步准确分析不同罐体内液体纵向冲击强度。
[0024]进一步的，所述变量参数信息包括m
c
、π、a；其中，m
c
为罐体内储存液体质量；π为罐体内充液比；a为罐体所受外界激励获得纵向加速度；所述充液比定义为液面高度与罐体高度的比值；优选充液比从0.1变化至0.9，变化步长为0.1，以覆盖绝大多数罐内货物充装水平；罐体所受外界激励获得纵向加速度，从0.1g变化至1.0g，变化步长为0.1g；
[0025]进一步的，所述系统参数信息包括k、c；所述k为等效纵向冲击液体的弹簧刚度；所
述c为等效纵向冲击液体的无量纲阻尼系数。
[0026]采用上述进一步方案的有益效果在于：以充液比衡量罐内货物的充装水平；通过所述罐体所受外界激励获得纵向加速度衡量绝大多数情况下的液体货物受迫振荡时的外界激励大小；
[0027]通过所述变量参数、所述系统参数，实现所述不同种罐体在不同储存液体质量、罐体内充液比、罐体所受外界激励获得纵向加速度时，计算出罐体内液体纵向冲击强度相关数据。
[0028]进一步的，所述液体纵向冲击等效机械模型包括弹簧质量模型动力学方程、等效纵向冲击液体质量与罐体内储存液体质量比值计算公式；
[0029]所述弹簧质量模型的动力学方程为：
[0030][0031]其中，为等效纵向冲击液体相对于罐体位移x1的二阶导数；
[0032]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种罐体内液体纵向冲击性能的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：基于弹簧质量模型构建罐体内液体纵向冲击等效机械模型；对罐体进行分类；获取不同类别罐体的变量参数信息以及系统参数信息；根据不同类别罐体的所述变量参数信息、系统参数信息结合罐体内液体纵向冲击等效机械模型计算出相应类别罐体内液体的等效纵向冲击液体相对于罐体的位移x1随时间的变化曲线以及等效纵向冲击液体质量m
str
以表征罐体内液体纵向冲击性能。2.根据权利要求1所述的罐体内液体纵向冲击性能的分析方法，其特征在于，所述罐体类别包括连通式罐体、分隔式罐体；所述连通式罐体包括A型连通式罐体、B型连通式罐体；所述分隔式罐体包括A型分隔式罐体、B型分隔式罐体。3.根据权利要求1所述的罐体内液体纵向冲击性能的分析方法，其特征在于，所述变量参数信息包括m
c
、π、a；其中，m
c
为罐体内储存液体质量；π为罐体内充液比；a为罐体所受外界激励获得的纵向加速度。4.根据权利要求1所述的罐体内液体纵向冲击性能的分析方法，其特征在于，所述系统参数信息包括k、c；其中，k为等效纵向冲击液体的弹簧刚度；c为等效纵向冲击液体的无量纲阻尼系数。5.根据权利要求4所述的罐体内液体纵向冲击性能的分析方法，其特征在于，所述液体纵向冲击等效机械模型包括弹簧质量模型的动力学方程、等效纵向冲击液体质量与罐体内储存液体质量比值计算公式；所述弹簧质量模型的动力学方程为：其中，为等效纵向冲击液体相对于罐体的位移x1的二阶导数；为等效纵向冲击液体相对于罐体的位移x1的一阶导数；m
sta
为等效静止液体质量；等效纵向冲击液体质量与罐体内储存液体质量比值计算公式包括：(m
str
/mc)1＝
‑
0.6319π3+0.4973π2+0.1596π+0.089；(m
str
/mc)2＝2.1770π3‑
7.0441π2+4.9615π
‑
0.1812；(m
str
/mc)3＝
‑
2.9710π3+3.6615π2‑
0.9185π+0.1722；(m
str
/mc)4＝1.2005π3‑
5.6508π2+4.4139π
‑
0.1068；其中，(m
str
/mc)1为A型连通式罐体内等效纵向冲击液体质量与罐体内储存液体质量的比值；(m
str
/mc)2为A型分隔式罐体内等效纵向冲击液体质量与罐体内储存液体质量的比值；(m
str
/mc)3为B型连通式罐体内等效纵向冲击液体质量与罐体内储存液体质量的比值；(m
str
/mc)4为B型分隔式罐体内等效纵向冲击液体质量与罐体内储存液体质量的比值。6.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑雪莲，张星莹，任园园，李显生，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：