罐式汽车是指装有专用罐状容器的运货汽车。它具有运输效率高、保证运货质量、利于安全运输、减轻劳动强度、降低运输成本等优点^[1]。随着我国各行业对物流运输需求的不断增大，罐式汽车的作用愈加突出，在专用汽车中所占的比例也明显增加。随着专用汽车的不断发展，在研究解决油耗、环保和安全等问题过程中，发现汽车轻量化是解决这些问题的合理途径。研究表明，汽车的燃油消耗与汽车的自身质量成正比，汽车质量每减轻10%，燃油消耗将降低6%—10%，排放降低4%；在驾驶方面，汽车轻量化后，加速性提高，车辆控制稳定性、噪音、振动方面也均有改善；从安全性考虑，碰撞时惯性小，制动距离减小^[2,3]。现今我国汽车工业的发展面临着能源环保问题的巨大压力。数据显示，2011年我国汽车平均燃料消耗量为百公里7.5升，若要达到2020年百公里5升的目标，除大力发展节能环保型汽车外，还须加快推动汽车轻量化发展^[4]。

当今实现汽车轻量化有效途径主要有两种：优化车身结构设计和使用新型轻质或高强度钢材料。世界汽车工业经过一百多年的发展，车身的空间结构和布局已经相当紧凑、合理，车身结构优化技术已日趋成熟^[5,6]。因此，轻量化材料及其先进制造工艺的开发将会对汽车工业的轻量化起到更加突出的作用。目前罐式车可采用的新材料有铝合金、高强度钢板以及镁铝合金等^[7]。

经过30多年的发展，工业发达国家在汽车轻量化材料技术的开发与应用领域取得了突破性进展，已形成了从新材料的开发、零部件设计、制造到材料回收再利用等一整套产业化技术^[8,9]。在欧美等国家，除了极少数运输特殊化学物品之外，几乎所有罐体都是铝合金制造的，市场占有率高达90％以上。铝合金罐式汽车的整备质量较小，铝的密度为2．7g/cmsup3;，同样体积的铝合金质量几乎只有钢的1/3^[10,11]。铝合金在罐式汽车上的使用极大地减轻了自重。例如，一个45msup3;的罐式汽车，如果用铝合金制造，相比钢材制造可以减轻5 t的重量；耐腐蚀性强，用铝合金制造的罐体，内部无需涂敷任何防护层就可以运输各种液体或液化气,从而能保证运输物质更清洁^[11]。除此之外，镁合金也具有良好的减重效果，可在铝合金轻量化的基础上再减轻15％一20％、并可以实现100％的回收利用等优势。国外近几年在汽车上的应用，以年均25％的速度快速增长^[12,13]。

#12140;前国内对于罐式车罐体成型#12079;艺装备和焊接生产线已经成熟，采#12132;优质#12220;强度铝合金焊接而成的罐体整备质量低，相#12112;碳钢和不锈钢罐体可减重70%，通过减轻车体#12163;重而增加了有效载荷，单次运输的货物质量#12112;传统碳钢罐车多18%#12316;63%（吨位越#12068;，差异越#12068;），空载时可节油20%#12316;60%，满载时单位载荷节能13%，报废后回收率可提#12220;79%，并且耐腐蚀性能#12050;#12112;传统碳钢#12220;70%以上，该特征使得罐体的相关维护成本#12068;幅降低，罐体内部清洁度#12220;，具有很好的节能和环保效果^[14]。然而国内公路运输中的罐式车仍然以低碳钢为主，其机械性能较好，有良好的刚度、强度和焊接性能，价格比较低廉。但普通低碳钢的密度较大，防腐性能欠佳，若用来装运腐蚀性物料，必须在罐体内部涂上防腐材料来延长罐体的使用寿命^[15]。对于汽车提出的轻量化设计，普通碳钢在这方面已不满足要求。目前罐式车可采用的新材料有铝合金、高强度钢板以及镁合金等。据调查，在中国，铝合金贯彻在整个罐车市场中的保有量不足2%^[16]。由于研发效率、整车成本等因素的限制，同时考虑高强钢优异的性价比、长期积累的制造技术优势和丰富的成形经验，决定了在今后相当长的一个时期内，国内车身轻量化的主要方向是高强钢的开发和应用^[6]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1.查阅国内外文献，了解专用车轻量化的现状与发展。

2.选出一辆普通罐式车，根据其罐体结构、形状及尺寸,用ANSYS软件建立三维模型。

3.利用ANSYS有限元分析软件对罐体进行刚度分析、强度分析、应力分析等。

4.根据分析结果，验证换用高强钢材料的罐体应力状态，保证相同的安全系数下，满足应力要求，实现轻量化。

5.比较两种不同高强钢的性价比，选出性价比高的高强钢。