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中铁联合物流RUL-C1型卷钢座架强度仿真及试验研究

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卷钢运输是铁路货物安全生产的重点,其由于外形特殊、质量大,装车后不易加固,容易在运输途中发生位移和滚动,这将导致货车偏载、偏重,损坏车辆部件,甚至因货物掉落而造成重大行车事故。近些年来,使用卷钢座架装运卷钢成为一种趋势,既能装卸方便,又能防止卷钢破损。卷钢座架在投入使用前,需要校核其强度是否满足运输安全要求,即通过试验模拟调车冲撞工况,采集座架危险截面和关键点的工作应力,再将工作应力和材料的许用应力作对比,若工作应力小于许用应力,则座架强度合格,反之则不合格。以往的试验中,主要依靠检测人员的经验判断座架危险截面和关键点的位置以布置测点,存在不确定性。有限元仿真分析能够很好地模拟座架在调车冲撞工况下的应力分布情况,指导试验测点布置,提高检测试验的严谨性。此外,应用有限元软件改进座架的薄弱部位,经仿真计算合格后再进行样品生产和强度考核,能够减少试验次数,降低试验费用,减少人力、物力和时间上的投入。论文采用理论分析和检测试验相结合的形式,以中铁联合物流股份有限公司生产的RUL-Cl型卷钢座架为例进行强度有限元分析和强度检测试验。在强度有限元分析部分,首先应用刚体力学相关理论分析座架在调车冲撞工况下受到的载荷和约束,并利用Solidworks软件建立座架实体模型,利用Hypermesh软件划分有限元网格,以及利用Ansys软件进行仿真计算,通过联合建模仿真分析得到座架在调车冲撞下的应力分布情况。强度检测试验部分,经过静载试验和冲击试验采集座架工作应力数据并合成最终工作应力。通过对比有限元仿真分析结果和检测试验结果可知:RUL-Cl型卷钢座架强度不符合运输安全要求;有限元仿真能够准确地反映调车冲撞下座架的应力分布情况,仿真模型具有可靠性,模型的建立、载荷和约束的施加、接触类型的选择等方法为类似座架的强度仿真分析提供了思路。根据仿真和检测的结果,利用有限元软件改进RUL-Cl型卷钢座架的结构并再次进行仿真计算,计算结果表明,改进后的座架强度满足要求,能够生产样品座架及再次进行检测试验。论文最后通过检测试验验证改进后的座架强度合格,能够投入装运卷钢。

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