基于流固耦合的罐式集裝箱鐵路沖擊試驗(yàn)仿真研究.pdf

1、罐式集裝箱(罐箱)在鐵路運(yùn)輸過程中，由于受外部沖擊和內(nèi)部流體的交互作用，會造成結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)的瞬態(tài)及振蕩變化，嚴(yán)重時會發(fā)生局部結(jié)構(gòu)的大變形，甚至是容器的泄漏。這是罐箱實(shí)際使用中的一大安全隱患，必須予以關(guān)注和掌控。承受鐵路沖擊的能力現(xiàn)已成為罐箱校核設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制的重要指標(biāo)之一。依托國內(nèi)最大的罐箱制造企業(yè)-南通中集罐式儲運(yùn)設(shè)備制造有限公司的“奧氏體不銹鋼應(yīng)變強(qiáng)化低溫罐箱”開發(fā)項(xiàng)目，依據(jù)ISO鐵路縱向沖擊試驗(yàn)技術(shù)規(guī)定的要求，基于流固耦合的非線性

2、有限元求解方法，針對試驗(yàn)過程中復(fù)雜的流固耦合作用、結(jié)構(gòu)動力學(xué)及應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn)，本文主要進(jìn)行了罐箱的鐵路沖擊試驗(yàn)仿真研究。
　　 首先，基于ISO縱向沖擊試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，查找并深入分析了數(shù)據(jù)積累的原型試驗(yàn)，確定了研究方案及其指導(dǎo)準(zhǔn)則，以此作為仿真模型構(gòu)建的具體理論和試驗(yàn)依據(jù)。
　　 其次，提出了適合于罐箱鐵路沖擊試驗(yàn)仿真的數(shù)值模擬算法組合。通過重力及簡單容器沖擊過程的模擬，將其仿真計(jì)算結(jié)果與已有的解析解、試驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行

3、了對比論證。
　　 然后，建立了一套較為完整的罐箱鐵路沖擊試驗(yàn)仿真流程。以40英尺標(biāo)準(zhǔn)低溫罐箱為實(shí)例，給出了整個流程實(shí)現(xiàn)中的具體細(xì)節(jié)，包括針對實(shí)際產(chǎn)品的分析簡化、材料力學(xué)性能及本構(gòu)關(guān)系、計(jì)算載荷和邊界條件的確定等。
　　 最后，按照ISO標(biāo)準(zhǔn)，完成了動力學(xué)分析和SRS曲線驗(yàn)證。根據(jù)仿真結(jié)果，分析了沖擊過程中流固耦合作用對罐箱整體結(jié)構(gòu)的具體影響，給出了相互作用的規(guī)律。并對罐箱各個構(gòu)件應(yīng)力的時域變化進(jìn)行了對比研究。