3. 燃油箱内SPH粒子表达形式

文献研究表明燃油箱内油液占容积的三分之二左右时，油液晃动最为剧烈[2]，本文子模型中加入了约油箱体积70%的SPH粒子，用于评估碰撞时的伤害情况，如图4所示。

3 子模型仿真结果

3.1 SPH粒子在燃油箱内的运动形式

通过对子系统边界条件的加载，采用RADIOSS显式求解器对其进行求解计算，最终得出子系统燃油箱内SPH粒子的运动情况。图6表示的是不同运动时刻模型内部液体的运动情况，主要包括初始时刻、25ms、40ms、60ms、70ms、90ms等时刻。通过在整个过程中对油液运动的分解，从截面图中可以清楚的看到燃油箱内部油液的运动方式。

图6 子模型中油液在燃油箱内部的运动过程分解

3.2燃油箱应力云图比较

作者又比较了对燃油箱采用等效配重和SPH粒子两种不同的加载方式，而得到的计算结果。图7为不同工况下燃油箱表面应力分布云图。

(a) 等效配重 (b) 添加SPH粒子
图7 燃油箱应力云图比较

从燃油箱的应力分布云图上可以看出，添加等效配重的效果与添加SPH粒子的效果，在碰撞过程中燃油箱的应力分布位置以及变形趋势是不一样的，尤其是燃油箱底面应力的分布。采用SPH粒子，可以模拟出碰撞过程中燃油箱内油液在不同时刻对燃油箱产生的作用力分布情况。

4 整车后碰模型仿真结果

将带有SPH粒子的燃油箱放于整车50km/h的后碰模型中，经过仿真分析计算，将整车后碰时油液运动（图8）与子模型中油液运动（图6）进行比较，可以看到燃油箱内部油液在整个过程中的运动模式与子模型中的运动模式非常接近。此时，燃油箱的应力应变变化，不仅包含了整车碰撞中结构变形对燃油箱的影响，而且也包含了燃油箱内部油液运动对燃油箱的影响因素。

图8 整车后碰油液在燃油箱内部的运动过程分解

在整车碰撞工况中，燃油箱由于油液晃动而产生的变形相对于外界的碰撞变形来说是比较微小的，燃油箱的变形主要还是来自于外界的碰撞挤压变形。

采用SPH粒子新技术，可以更加详细的模拟分析在整车碰撞过程中燃油箱内油液的运动状态变化对燃油箱产生的影响。从而可详细的预测在整车碰撞物理试验过程中，由于内部液体的运动和冲击而使燃油箱结构发生变化的相应关系。

5 结论

本文基于车体结构燃油箱及其周围零部件组成的子模型，采用RADIOSS显式求解器，利用SPH粒子技术，针对整车后面碰撞过程中，燃油箱周围变形以及燃油箱内部油液的晃动对油箱的影响进行有限元模拟和初步的研究。由于采用SPH粒子的特点，可以妥善处理了液固耦合等非线性问题，从而保证了计算的收敛与稳定[4]。在整车碰撞工况中，燃油箱由于油液晃动而产生的变形相对于外界的碰撞变形来说是比较微小的，燃油箱的变形主要还是来自于外界的碰撞挤压变形，在变形大的情况下，会使燃油箱局部发生大的变形，增加燃油箱破裂、燃油泄露等风险。

本篇文章针对油液对燃油箱的作用采用SPH粒子方法做了初步研究，通篇看来，可以察觉到研究仍存在许多不足之处。比如，需要进一步详细考虑燃油箱的内部结构对液体的影响，包括油泵、油液内传感器、燃油箱内栅格等，详细分析燃油箱的复合材料特性，以及燃油箱内部压力的变化、燃油箱内液体和空气之间的相互耦合作用而产生的影响等等。

6 致谢

在此模型调试计算过程中，感谢Altair公司欧贺国先生提供的技术支持。

7 参考文献
[1]. Altair HyperWorks 11.0 Help: RADIOSS, MotionSolve, and OptiStruct Overview
[2]. 耿广锐,杨宇.载重汽车油箱晃动对其传感器强度的分析[J].汽车科技,2009年02期
[3]. 金阿芳,买买提明艾尼.论光滑粒子流体动力学(SPH ) 方法.新疆大学学报,2006年02期,188-193
[4]. 孙淑苓,刘玉琦,周安宁等.油液晃动及箱体耦联振动计算方法研究.航空学报,1990年05期,223-226