基于流固耦合的罐式集裝箱鐵路沖擊試驗仿真研究.pdf

1、罐式集裝箱(罐箱)在鐵路運輸過程中，由于受外部沖擊和內部流體的交互作用，會造成結構應力狀態(tài)的瞬態(tài)及振蕩變化，嚴重時會發(fā)生局部結構的大變形，甚至是容器的泄漏。這是罐箱實際使用中的一大安全隱患，必須予以關注和掌控。承受鐵路沖擊的能力現(xiàn)已成為罐箱校核設計和質量控制的重要指標之一。依托國內最大的罐箱制造企業(yè)-南通中集罐式儲運設備制造有限公司的“奧氏體不銹鋼應變強化低溫罐箱”開發(fā)項目，依據(jù)ISO鐵路縱向沖擊試驗技術規(guī)定的要求，基于流固耦合的非線性

2、有限元求解方法，針對試驗過程中復雜的流固耦合作用、結構動力學及應力應變特點，本文主要進行了罐箱的鐵路沖擊試驗仿真研究。
　　 首先，基于ISO縱向沖擊試驗標準，查找并深入分析了數(shù)據(jù)積累的原型試驗，確定了研究方案及其指導準則，以此作為仿真模型構建的具體理論和試驗依據(jù)。
　　 其次，提出了適合于罐箱鐵路沖擊試驗仿真的數(shù)值模擬算法組合。通過重力及簡單容器沖擊過程的模擬，將其仿真計算結果與已有的解析解、試驗數(shù)據(jù)及數(shù)值計算結果進行

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仿真流程。以40英尺標準低溫罐箱為實例，給出了整個流程實現(xiàn)中的具體細節(jié)，包括針對實際產(chǎn)品的分析簡化、材料力學性能及本構關系、計算載荷和邊界條件的確定等。
　　 最后，按照ISO標準，完成了動力學分析和SRS曲線驗證。根據(jù)仿真結果，分析了沖擊過程中流固耦合作用對罐箱整體結構的具體影響，給出了相互作用的規(guī)律。并對罐箱各個構件應力的時域變化進行了對比研究。