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散粒煤对大秦线重载敞车端墙的碰撞冲击压力分布规律研究

作　者: 赵伟
导　师: 谢素明
学　校: 大连交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 重载货车 碰撞仿真 散粒煤 动侧压力
分类号: U272.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 70次
引　用: 2次
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内容摘要


铁路重载货运以其高运能、低运输成本的特点在我国国民经济和综合运输网络中具有其它运输方式难以替代的巨大作用。然而,随着车辆载重的增大和运行速度的加快,重载敞车车体出现了端墙外胀严重、端墙支撑根部出现裂纹等问题,对重载货运的安全已经构成了相当大的威胁。因此,本文以重载敞车C80B车体为研究对象,探讨车辆运行中散粒煤对车体端墙的静、动压力和端墙冲击力的变化规律,为车体端墙结构的优化设计提供指导,同时为完善相关标准提供技术储备。本文在对国内外关于散粒货物对敞车端墙侧压力问题研究的基础上,运用边界非线性有限元法对重载敞车C80B车体进行端墙静压力研究。基于刚度等效原理确定散粒煤的性能参数,C80B车体的边界非线性有限元分析表明:车体端墙静压力分布沿端墙高度呈近似三角形分布。与基于TB/ T 1335-1996、AAR标准以及相关试验获得的端墙压力分布规律对比,发现:端墙静压力大小与TB/ T 1335-1996中第一工况的数值接近;散粒煤表面处的端墙压力不为零,与AAR标准吻合;端墙底部有压力松弛现象,与试验结果一致。基于大变形碰撞非线性有限元法,通过散粒货物冲击重载敞车、重载敞车冲击刚性墙以及重载敞车冲击重载敞车的碰撞冲击有限元分析,开展散粒煤对大秦线重载敞车端墙的碰撞冲击压力分布规律的研究。参考冲击试验,计算四种冲击速度下的结果表明:随着冲击速度增大,车钩力、端墙冲击力、加速度都随之增大,但是随着冲击速度的提高,三者增速减缓;端墙支撑根部以及端墙角柱处应力较大,端墙整体应力水平随速度的增大而增大,尤其端墙底部应力增幅明显;端墙动压力分布沿端墙高度的变化呈近似的梯形,在散粒煤表面和底部端墙动压力小,在端墙中部压力大且数值基本相等;随着冲击速度的增大,端墙压力整体增大,端墙所受合力作用点上移。本课题得到铁道部科技研究开发计划重点课题《大秦线重载列车安全技术研究》(课题号:2008J009-D)的资助。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 选题的背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-18
    1.2.1 国内外重载货运发展现状  10-13
    1.2.2 散粒货物对敞车端墙侧压力分布规律研究现状  13-18
  1.3 本文研究内容  18
  本章小结  18-19
第二章 大变形碰撞仿真基本理论  19-30
  2.1 大变形碰撞仿真概述  19-20
  2.2 大变形碰撞仿真算法原理  20-27
    2.2.1 有限元基本方程  20-22
    2.2.2 沙漏现象及控制  22-26
    2.2.3 显示中心差分法  26
    2.2.4 接触—碰撞界面算法  26-27
  2.3 应用软件介绍  27-29
    2.3.1 I-DEAS 软件简介  27
    2.3.2 HyperMesh 软件简介  27-28
    2.3.3 PAM-CRASH 软件简介  28
    2.3.4 PAM-CRASH 软件与HyperMesh、I-DEAS 等软件之间FEM 模型传递  28-29
  本章小结  29-30
第三章 重载敞车C_(80B)端墙静压力分布规律研究  30-40
  3.1 C_(80B) 型敞车车体基本参数  30-34
    3.1.1 C_(80B) 型敞车介绍  30-33
    3.1.2 C_(80B) 型敞车特点及性能参数  33-34
  3.2 基于标准的车体端墙静压力分布  34-36
    3.2.1 TB/T 1335-1996 中车体端墙静压力分布  34-35
    3.2.2 AAR 标准中车体端墙静压力分布  35-36
  3.3 基于有限元法的车体端墙静压力分布  36-39
    3.3.1 端墙静压力研究有限元模型  36-37
    3.3.2 有限元模型关键参数确定  37-38
    3.3.3 车体端墙静压力分布  38-39
  本章小结  39-40
第四章 重载敞车与货物及刚性墙的冲击仿真分析  40-61
  4.1 冲击试验简介  40-43
  4.2 冲击数值仿真的有限元模型  43-51
    4.2.1 敞车与货物冲击有限元模型  43-44
    4.2.2 敞车与刚性墙冲击有限元模型  44-45
    4.2.3 相关参数的定义  45-51
  4.3 重载敞车与货物冲击  51-54
  4.4 重载敞车与刚性墙冲击  54-58
  4.5 端墙动压力分布规律  58-60
  本章小结  60-61
第五章 重载敞车与重载敞车冲击的仿真分析  61-71
  5.1 冲击数值仿真的有限元模型  61-62
  5.2 重载敞车与重载敞车冲击  62-69
    5.2.1 端墙冲击力分析  62-64
    5.2.2 中梁加速度分析  64-65
    5.2.3 端墙变形分析  65-67
    5.2.4 端墙动应力分析  67-69
  5.3 端墙动压力分布规律  69-70
  本章小结  70-71
结论  71-72
参考文献  72-74
攻读硕士期间发表的论文  74-75
致谢  75-76

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 车辆工程 > 货车 > 敞车
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