液化石油气是重要的清洁能源及化工原料,在我国国内的贸易主要通过液化石油气体运输半挂车公路运输的方式进行。随着国内液化石油气消费市场的不断增长及交管部门治理超限超载力度加大,大容积、轻量化已成为液化石油气体运输半挂车发展的必然趋势。其中,半挂车罐体重量一般占整车整备质量的65%以上。因此,罐体的轻量化设计将直接影响整车的轻量化水平、运输效率及成本,对响应国家节能减排号召具有重要意义。同时,由于受国家车辆公告外形尺寸限制,从结构上进行轻量化设计进步空间有限。故本文主要从新材料角度寻找罐体轻量化设计的突破点。本文以国内某钢厂与某罐车制造公司联合研发的高强度调质钢液化石油气运输半挂车罐体为研究对象,通过对所用基础材料性能进行试验研究及结构优化设计,减薄罐体壁厚,改善罐体主要受压元件应力状况,以实现国产调质钢制液化气体运输半挂车轻量化新突破的目的。过去,国内液化石油气体运输半挂车罐体所用高强钢材料供货状态为正火态,其抗拉强度下限值最高为630MPa,已接近正火钢所能达到的极限值。因此,本文在材料性能研究方面是以610MPa级高强度调质钢为基础,通过调整其化学成分、轧制及热处理工艺等,最终保证新材料的抗拉强度下限达到715MPa以上。并对6~18mm厚的新材料钢板的力学指标、可焊性、抗疲劳性、裂纹尖端张开位移(CTOD)、抗应力腐蚀能力、封头成型控制等进行试验研究。在结构设计上,利用ANSYS软件自上而下构建罐体、凸缘、前后支撑等三维实体模型,进行网格划分生成节点单元,根据GB/T 19905-2005《液化气体运输车》中的各种运输工况模拟边界条件及施加载荷,分析结构应力分布状况,依据JB 4732-1995(2005年确认)《钢制压力容器-分析设计标准》中的应力分类法判定收敛结果,并通过比较应力分析计算后得到的结构各处的最大实际应力值与材料设计应力强度大小来验证设计结构是否可以满足不同实际工况的需求。最后,根据建模及校核结果完成了一台液化气体运输半挂样车试制,并成功通过了国家专业车辆鉴定部门的型式试验。该样车罐体壁厚相较原行业同款车型减薄1mm,单台车可减重700kg,取得了突出的轻量化效果。