G70改型轻油罐车耐撞性能研究

摘要

通过罐车送达的危险货物运输占铁路危货运输总量的90％以上，而碰撞是列车面临的主要事故风险之一。本文参考轨道客车被动安全保护技术的思想，通过优化罐车自身结构来耗散冲击动能、降低液体晃动的影响，提高危货罐车运输安全可靠性。
　　对我国铁道货车发生的碰撞事故进行统计分析，发现碰撞事故主要为进出站的正碰和追尾以及平交道口与其他车辆侧撞，本文针对这两类事故场景进行空车时速不超过20km/h的正碰和侧碰的撞击过程数值仿真。发现空车撞击最大安全正碰速度为8km/h;罐体人孔附近区域、罐体与转向架连接区域以及侧撞罐体时直接受到冲击的下罐板侧部为撞击薄弱部位。
　　撞击过程中装载的液体货物的冲击和震荡会对罐车结构产生重要影响。运用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法模拟液体货物，同时考虑货物与罐体结构之间的流固耦合作用，对罐车重车碰撞过程进行分析。发现由于液体货物的上冲涌动，上罐板和封头顶部连接处、下罐板底部以及侧撞罐体时直接受到冲击的下罐板侧部成为撞击薄弱部位。
　　针对撞击薄弱部位对罐车结构进行优化改进。通过将枕梁腹板和罐体间连接板、上罐板和下罐板厚度增加、底架侧梁和牵引梁采用贯通连接、枕梁单腹板结构改进为双腹板以及罐体内增设防波板。改进后的罐车结构能满足时速20km/h耐撞击要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究的工程背景

1．1．2 研究的意义

1．2 国内外罐车耐撞性研究现状

1．2．1 国外罐车耐撞性及载液箱体碰撞问题研究现状

1．2．2 国内罐车耐撞性及载液箱运动研究现状

1．3 本文研究方法和研究内容

1．3．1 本文的研究方法

1．3．2 本文的主要研究内容

2 罐车空车碰撞性能研究

2．1 碰撞仿真场景设定

2．1．1 我国铁路货车事故分析

2．1．2 碰撞仿真场景设定

2．2 罐车空车碰撞有限元模型建立

2．3 罐车空车碰撞性能分析

2．3．1 罐车正碰碰撞性能分析

2．3．2 罐车侧撞碰撞性能分析

2．4 本章小结

3 罐车重车碰撞性能研究

3．1 ALE方法介绍

3．2 流固耦合算法设置

3．2．1 流体材料、状态方程、输运算法设置

3．2．2 流体、结构相互作用设置及ALE网格运动控制

3．2．3 流固耦合算法设置验证

3．2 罐车重车模型建立

3．3 碰撞场景设定

3．4 罐车重车碰撞性能分析

3．4．1 罐车正面碰撞性能分析

3．4．2 罐车侧面碰撞性能分析

3．5 空、重罐车碰撞性能比较

3．6 本章小结

4 耐撞击罐车结构优化

4．1 耐撞击罐车结构优化目标

4．2 耐撞击罐车改进方案

4．2．1 罐体结构优化

4．2．2 罐车底架结构优化

4．2．3 增加防护装置

4．2．4 综合改进方案

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 本文研究工作总结

5．2 研究展望

参考文献

硕士研究生期间参加的科研项目

致谢