铁路冷藏集装箱蓄冷装置结构有限元分析

作     者：王文伟 

作者单位：石家庄铁道大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邢海军;母世英

授予年度：2021年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 

主      题：ANSYS 蓄冷装置 有限元分析 静强度 疲劳强度 螺栓连接 

摘      要：随着人们生活质量和消费水平的提高,生鲜产品物流业得以快速发展。为了满足生鲜产品的长距离运输需求,中车公司拟开发铁路冷藏集装箱,其核心技术体现在蓄冷装置上,在列车行进过程中,该装置可在集装箱断电情况下工作,保持箱内的低温状态。列车在行进过程中承受着各方向的冲击载荷,比如:加速和制动产生的纵向冲击、轨道不平顺引起的垂向振动冲击以及风载或曲线行驶引起的横向冲击,这些载荷都影响着列车的运行状态,蓄冷装置固定在集装箱内顶部,同样承受着冲击载荷作用。同时,因蓄冷装置是温控设备,在使用前后设备承受着较大的温度变化,所以蓄冷装置结构也承受着热胀冷缩引起的应力变化,为验证蓄冷装置在冲击载荷和温度载荷作用下的承载能力,有必要对蓄冷装置结构进行静力学分析、疲劳强度分析和螺栓连接工作能力演算。论文针对铁路冷藏集装箱蓄冷装置完成了三维设计、有限元建模、静强度分析、疲劳强度分析和螺栓连接工作能力演算,具体内容如下:（1）从设计角度出发,使用SOLIDWORKS软件建立蓄冷装置三维模型,依据三维模型数据,进行合理简化,使用ANSYS软件的APDL语言建立了蓄冷装置结构的有限元模型,模型以梁单元和壳单元组成。（2）依据相关国家规范要求,设计作用在蓄冷装置结构的冲击载荷,同时添加温度载荷,分10种工况计算蓄冷装置各部件的应力云图和变形情况,结合规范要求,对静强度计算结果进行校核。（3）依据相关国家规范要求,设计作用在蓄冷装置结构的疲劳载荷,分14工况计算蓄冷装置疲劳强度,结合规范要求,对疲劳计算结果进行校核。（4）为验证蓄冷装置结构螺栓连接的工作能力,建立有限元模型时,对螺栓连接进行合理简化,方便提取螺栓受力数据。按照规范要求,采用EXCEL软件的公式计算功能建立了通用的螺栓计算模板,用该模板完成了蓄冷装置结构的螺栓校核,计算效率显著提高。本文的分析方法对类似结构的分析与计算,具有一定的借鉴和参考价值。