液罐车液体侧向晃动多质量椭圆规摆模型

为深入研究液罐车整车侧向动力学行为, 探讨了椭圆形(圆形) 截面罐体等效机械液体侧向晃动模型; 基于计算流体动力学(CFD) 软件FLUENT, 评价了椭圆规摆(TP) 模型的预测精度, 分析了充液比、罐体截面椭圆率和激励频率对模型预测精度的影响; 提出了广义多质量TP模型, 通过合理分配液摆各部分质量及其间距来适应罐体截面椭圆率和充液比的变化; 基于Lagrange方法推导了广义多质量TP模型动力学方程, 给出了双质量TP (DMTP) 模型的质量比和质量间距参数的获取方法和拟合表达式, 并采用CFD方法评价了DMTP模型的预测精度。分析结果表明: 由TP模型得到的晃动力矩总体较CFD方法的小, 随着充液比和激励频率的增加, 预测误差变大, 充液比由30%增加到80%时, 峰值晃动力矩预测误差由15%增加到65%左右, 这主要是由于TP模型是在液体小初始倾斜角自由晃动条件下拟合所得, 当充液比和晃动频率较高时, 液摆的摆臂长度和参与晃动的液体质量都小于实际情况; DMTP模型在大部分充液比、罐体截面椭圆率和激励频率条件下都有相对稳定且较高的预测精度, 激励频率分别为0.2、0.3Hz时, DMTP模型的最大晃动力矩预测均方根误差均值和标准差分别比TP模型小54.2%、43.9%和45.1%、31.2%, 预测精度较TP模型有明显提高, 特别是能够较好地弥补TP模型在高充液比时预测误差较大的不足。      

汽车罐车纵板式防侧翻罐体的设计

建立罐车侧倾数学模型,推导罐体液体晃动附加力矩和罐车倾覆力矩的计算公式。为使罐体液体晃动附加力矩和罐车倾覆力矩降到最小,提出纵板式罐体的概念。基于罐体结构设计理论,设计多纵板式罐体和动纵板式罐体,运用流体仿真软件Fluent对罐车侧向瞬时制动和匀速转向工况下多纵板式罐体与传统罐体内液体晃动特性进行仿真。结果表明:多纵板式罐体将液体对罐体单侧内壁的瞬时冲击力分解到了双侧内壁和弧形纵向防波板上,从而降低了罐体因单侧内壁受力过大而侧翻的概率。设计动纵板式罐体结构及其智能化防侧翻系统,通过对罐车罐体质心和底盘质心的实时协调控制,实现罐车的智能化防侧翻。     

基于mixed Lagrangian/Eulerian方法的轮轨滚动接触特性分析

为了缩短有限元方法显式计算轮轨滚动接触的时间,采用mixed Lagrangian/Eulerian方法建立了轮轨滚动接触有限元模型.应用该模型对轮轨接触区的单元进行细化,计算了列车在启动、运行和制动工况下轮轨的接触特性.计算结果表明:不同工况下,轮轨滚动接触区最大Mises应力、最大接触应力和接触斑面积等法向特性变化幅度均在2%以内,但接触区纵向截面中Mises应力分布及纵向剪切应力分布有较大变化;启动和制动工况下,最大Mises应力和最大纵向剪切应力位置均比自由滚动时更接近于轮轨表面;不同工况下,摩擦力大小和方向发生变化,在列车牵引和制动工况中,摩擦力达到极限时轮轨间出现完全滑动,摩擦力方向与滑动方向相反,且不同速度等级下的纵向摩擦力变化幅度也在2%以内.      

机动气、液贮运罐集装箱

1 前言 在国际民用货物运输方面，数十年以来已经成功地在公路、铁路和水路上用贮运罐成功地运输了液体和气体。但是此种贮运罐容器在世界上仅作为后勤包装结构的一部分，在采用“盒式”集装箱之后，使此领域的运输情况发生了根本转变。1980年，气、液贮运罐集装箱业务量仅占运输气、液业务总量的40%，但是在2004年，气、液贮运罐集装箱的业务已占运输气、液业务总量的96％。德国Westerwaelder Eisenwerk GmbH（WEW）公司研发和生产了气、液贮运罐集装箱，并研究出了运输危险气体和液体的专门方案，该公司成了当今世界上气、液运输设备制造的领先公司。     

间接液态模锻液流充型机理研究

从模拟实验的角度出发,利用高速摄影技术,研究和分析了间接液锻过程中液体的流动和填充规律,并对不同的充型速度和浇口尺寸下的液体流动规律进行了分析和比较.     

间接液态模锻液流弃型机理研究

从模拟实验的角度出发，利用高速摄影技术，研究和分析了间接液锻过程中液体的流动和填充规律，并对不同的充型速度和浇口尺寸下的液体流动规律进行了分析和比较。     

计入列车制动力的大跨度公铁两用斜拉桥极限状态研究

以天兴洲公铁两用斜拉桥为例,建立有限元模型,考虑了制动力作用的极限状态.采用以线型控制的索力迭代分步算法确定斜拉桥成桥索力,按照铁路和公路工程结构可靠度设计统一标准,分析、计算和比较了5种荷载工况的作用效果,确定出最不利荷载工况.计入几何非线性影响,进行斜拉桥承载能力和正常使用极限状态分析.利用Ansys参数化设计语言进行后处理,研究斜拉桥在承载能力极限状态下主要构件的应力水平和应力分布.     

不同水位下隧道排水管结晶堵塞引起的衬砌应力分析

为研究不同水位下隧道排水管结晶堵塞引起的衬砌应力变化规律,通过"以板代孔"法对排水管堵塞进行模拟,研究了5种堵塞工况与4种地下水位工况下隧道衬砌应力变化规律。结果表明:不同堵塞工况与不同水位工况下隧道衬砌应力变化规律是一致的;在同一堵塞程度下,随着原始地下水位的升高,隧道衬砌应力随之增加,隧道左右拱脚处衬砌最大主应力差值随之增加,最小主应力差值随之减小;在同一水位工况下,堵塞程度75%是隧道衬砌受力变化的转折点。由此可见,由于排水管的堵塞,衬砌应力明显增加,当地下水位由于排水系统堵塞升高时,衬砌受力更为不利。因而在隧道建设过程中应重视排水系统有效排水,保障衬砌结构安全。     

保温罐车内部温度场数值分析

为了获取保温罐车的最佳保温性能,以保温罐车为研究对象,建立了符合其实际运行工况的三维数值计算模型.运用SIMPLE算法和VOF模型,对保温罐体内部溶液温度的传热状况进行仿真分析.罐体外壁保温层的总厚度不变,保温材料为聚氨酯和岩棉,通过改变聚氨酯和岩棉各自的厚度,来对比分析当保温材料厚度组合不同时,保温罐车在24 h运行过程中,罐体内部溶液的温度变化规律及其分布.计算结果表明:当采用20 mm厚度的聚氨酯和50 mm厚度的岩棉作为罐体保温层时,罐体的保温效果最好.计算结果与实验测得数据吻合,计算方法真实可靠.     

台车架的有限元分析

本文对推土机台车架的塑性变形问题作了初步探讨。文中综合一般参考书中的提法列出了校核台车架强度和刚度的六种极限工况。用有限元方法计算的结果表明:在这六种极限工况下台车架中的最大应力(或等效应力)在允许范围之内。最后提出了“破坏环境”的概念,指出台车架的塑性变形是在破坏环境下发生的。     

关于“小车大罐”本质超载问题

何为"小车大罐"本质超载 罐车本质超载是指运输液体危险货物的罐式车辆,其罐体允许充装(考虑充装度,装满后)的质量大于车辆核定载质量.这也是常说的"小车大罐"(这里主要是特指"常压罐车")."小车大罐"的车辆超载运输危险货物,事故频发且事故的损失和污染环境后果极为严重. 有些人会说:罐体不装满就不超载了.但事实上,由于液体危险货物罐车运输的特殊性,如果罐体不装满,运输时液体危险货物在罐体中摇动,导致车辆产生惯性,重心不稳定,起步、制动困难;转弯时,易侧翻.同时罐体内摩擦加剧、气压增加,存在严重的事故隐患.故常压罐体运输液体危险货物必须满载.而罐体满载,"小车大罐"的车辆必然超载.这就是"小车大罐"车辆的罐体必须装满才安全,但装满就超载,所以也称为"本质超载".     

液化气体蒸气爆炸事故机理研究进展

结合近年来发生的一系列液化气体蒸气爆炸事故，对液化气体蒸气爆炸的事故机理进行了分析．总结了国外的一些实验成果，结合国内的理论研究现状，对储液罐受火焰包围情况、罐体破裂泄漏失效情况和受到冲击振动而引起爆炸的情况进行了机理分析，尤其是针对储液罐在受到冲击振动情况下的爆炸机理进行了详细的阐述，并提出了进一步的研究方向。     

超大型油罐罐壁与底板应力有限元仿真分析

兰州原油末站大型油罐群,是我国首次在饱和黄土地基修建的大型储油设施.针对15×104 m3超大型非锚固油罐,采用ANSYS有限元软件,对大型储油罐基于接触条件下的二维轴对称有限元模型进行数值模拟分析.计算结果表明:罐壁环向应力大于竖向轴力,在第二圈罐壁和第三圈罐壁相连接的位置,环向应力值最大;油罐底板径向弯曲应力和环向应力均发生在油罐底板与罐壁相连接的大角焊缝处,径向弯曲应力是环向应力的2.7倍;在整个回填砂范围内,罐底变形较为均匀,罐底板有反向"翘离"现象,最大翘离高度为4.8mm;对于大型和超大型储油罐,罐体的薄弱环节在罐壁与底板相连接的大角焊缝处,在施工工程中注意保证钢板的焊接质量.     

基于牵引制动性能的轮轨接触行为研究

为了探明在牵引工况和制动工况下的列车轮轨滚动接触行为，从而为今后轮轨损伤机理的研究提供理论基础，以CRH2-300型动车组轮轨为研究对象，通过有限元仿真研究了基于牵引制动性能摩擦系数模型的轮轨接触力学行为，结果表明：基于经验模型的摩擦系数显著大于基于牵引、制动模型的摩擦系数及新干线模型的摩擦系数，新干线模型的摩擦系数与基于牵引制动性能模型的摩擦系数较为接近；牵引工况下的切向力云图呈现两点接触形态，且沿运行方向前端的点接触切向力明显大于运行方向后端，而在制动工况下，切向力在起始时刻为单点接触，随后变为两点接触；在轮轨接触点处，车轮S23切应力呈圆弧形且走势与车轮角速度方向一致，钢轨与车轮S23切应力圆弧走势对称。     

基于ASME标准的动车组沙箱焊接结构疲劳评估

为了研究动车组沙箱焊接部位的疲劳寿命,根据沙箱的结构建立有限元模型,加载三种疲劳载荷工况,选取主要焊缝,运用ASME标准中的主S-N曲线法和参照BS标准的名义应力法分别计算所选焊缝的应力和累积损伤比,通过计算结果证明沙箱结构设计的合理性.改变焊缝单元的大小,对比不同尺寸单元下两种算法的计算结果,证明主S-N曲线法对焊接结构进行疲劳评估的时候不受有限元网格大小的影响,比名义应力法更为可靠.     

基于流固耦合的铁路客车水箱冲击应力分析

以铁路客车的椭圆水箱为研究对象,分别建立箱体结构和流体结构的有限元模型.在横向、纵向、垂向依次对水箱施加连续冲击载荷,采用VOF方法分析水箱内气液两相流动,得到不同时刻水箱内的气液两相分布状态.基于单向流固耦合法进行流固耦合计算,分析水箱体及内部防波板的冲击应力.结果表明:相同冲击作用下,箱体应力随盛水水位增高而增大,满水冲击晃动时箱体的冲击应力最大.通过分析,确定了箱体结构的薄弱位置,可为水箱结构优化设计提供参考.     

不同应力路径下钢块的塑性阶段应力分析

本文以长方体钢块为研究对象,在三种不同的加载路径下加载位移到同一状态,根据Mises准则和普朗特-罗伊斯本构关系对其应力状态进行了相关理论计算。并利用有限元软件ANSYS模拟分析三种路径下钢块的受力状态,最后将理论计算与数值分析结果进行比较,结论是钢块在多向拉伸或压缩时的承载极限比单向拉伸或压缩的承载极限大。     

钢筋混凝土梁托柱转换结构节点耐火性能分析

为提供钢筋混凝土梁托柱转换结构的防火设计依据,根据结构的受力特点,设计了两种足尺梁托柱节点单元试件,对两种节点单元试件进行了热力耦合作用下的耐火性能试验;采用有限元分析软件进行数值计算,分析了火灾下钢筋混凝土梁托柱节点单元的热力耦合耐火极限,得出各参数变化对梁托柱节点单元耐火极限变化规律. 分析结果表明:升温曲线及最高温度对节点单元的耐火极限影响较大;荷载比为0.6的节点单元比荷载比为0.4节点单元耐火极限小;节点单元托梁纵向受拉钢筋的保护层厚度不同,其耐火极限从大到小为保护层厚度50 mm、保护层厚度40 mm、保护层厚度25 mm;转换托梁中受托柱处附加吊筋的设置可有效提高节点单元的耐火极限,并起到避免发生突然破坏的作用;节点单元托梁四面受火的耐火极限小于三面受火的耐火极限;在相同荷载比及相同受火工况作用下,两种钢筋混凝土梁托柱节点单元的耐火极限和破坏特点不同.      

混凝土冻融损伤双轴强度破坏准则

根据快冻法原理,对引气混凝土试件进行了0、100、200、300次的冻融循环试验,对试验后试件进行双轴压作用下的强度试验研究。根据试验结果,研究试件的表面裂缝特征和破坏形态,得到基于冻融循环次数和应力比的极限抗压强度和极限抗拉强度力学性能退化模型。在主应力空间,建立基于应力比影响和不同冻融循环次数的引气混凝土双轴破坏准则。此项研究成果,为冻融影响地区在双轴荷载作用下的引气混凝土结构的强度分析提供理论和试验依据。     

空间润滑装置高压雾化喷嘴的喷雾特性

为解决航天器在空间轨道运行时润滑失效的问题,将高压直射式雾化喷嘴应用到空间润滑领域,利用流体动力学软件CFD-ACE+2009,建立了直射式雾化喷嘴气液两相流模型,在此基础上,对润滑油喷雾流的生成过程进行数值模拟,并考察了喷嘴处液体流动速度及压力的分布情况.通过2种高粘度液体NYE 2001、Krytox 143AB与柴油的对比,分析了液体物理参数对液体内部压力传递及流速变化的影响.数值模拟结果表明:航空润滑油NYE 2001的高粘度严重阻碍入口压力的传递,当入口压力为15 MPa时,1 mm长的喷嘴末端压力下降到0.42 MPa,降幅达到97.2%;过高的液体粘度和过长的喷嘴,对液体喷雾流的形成产生不利影响.