基于SolidWorks和Ansys的铁路卷状货物横向限位运输座架设计

目的 针对卷状货物在铁路运输途中常发生横向窜动,造成货物损伤、危及行车安全等问题,基于当前主流运输座架和技术经验,设计一款安全可靠、适用多种车型、可叠放回送、可循环使用、适合多种规格卷状货物、带有横向限位装置的运输座架。方法 根据《铁路货物装载加固规则》,制定最不利工况下的卷状货物装载加固方案;依据《钢结构设计标准》及敞车、平车的结构,确定运输座架的结构和材料;通过SolidWorks-Ansys对运输座架进行建模和有限元分析,得到卷钢座架变形及应力的变化情况。结果 通过分析可知,运输座架会受到垂向力、纵向力,其最薄弱部分的应力分别为355.14、341.99 MPa,位移变形量分别为0.55、1.069 mm,符合规定;在最不利工况下,横向限位挡件的最大应力为28.89 MPa,最大变形量为0.04 mm,符合规定。结论 设计的铁路横向限位运输座架安全可靠,可有效防止货物发生横向窜动;叠装回送,可实现重去重回。该设计填补了现有运输座架对卷状货物无法进行横向刚性加固的空白,对当下卷状货物运输发展具有较大的促进作用。     

基于SolidWorks和Ansys的20 ft集装箱石材运输架设计

目的 为解决石材在长距离运输过程中,存在不易加固、破损率高、运输成本昂贵等问题,设计一款安全、轻便、可循环使用、可拆解、便于回送的20 ft(1 ft=0.3048 m)集装箱石材运输架.方法 首先按照《铁路货物装载加固规则》要求,计算作用在石材上的各种力,确定装载加固方案,再根据《钢结构设计规范》及20 ft通用集装箱内部结构确定石材运输架的材料与规格,然后采用SolidWorks对运输架进行三维建模,利用Ansys对模型进行有限元分析.结果 分析得出,石材运输架最薄弱部分应力分别为155.36,99.56,99.48,70.87,343.75 MPa,位移变形量分别为0.54,1.95,0.60,0.01,0.10 mm,均符合规定.结论 20 ft集装箱石材运输架运输效率高,可实现"门到门"运输,应用前景良好,对当下石材运输发展有较大影响.     

基于车体协同的铁路运输轮式货物轮挡设计

目的 为保证运输安全,轮式货物在铁路运输过程中需要用轮挡限位。针对我国铁路运输轮式货物的现状及存在的问题,提出车体与加固装置协同设计的理念,设计一种轮挡可调式,适用于多种规格的轮式货物,存用一体、可靠性高、使用快捷。方法 利用SolidWorks建立轮挡三维模型,通过铁路运输加固强度计算,确定在最不利状况下对轮挡的强度要求,进行载荷和约束分析,利用有限元分析软件SolidWorks simulation进行仿真计算及强度分析。结果 得到该轮挡在最不利工况下的应力及位移情况。最大应力出现在轮挡底面与活动销连接部位,最大应力值为499.9 MPa,不超出设计所用材料的许用应力（585 MPa）;最大位移为0.99 mm,在允许范围内。结论 该轮挡的强度满足安全运输的要求,用于多种轮式货物铁路运输装载加固,可有效提高加固效率。     

基于SolidWorks的铁路敞车裸包装玻璃集装架设计

目的为解决铁路木箱包装玻璃运输过程中存在的包装费用贵、破损率高、耗时长、稳定性差等问题,设计一种安全稳定、可循环使用、易拆解回送、可适合多种规格玻璃运输的新型集装架。方法使用SolidWorks软件对集装架进行三维建模,确定装载加固方案,计算运输途中作用在玻璃上的各种力,对玻璃集装架进行有限元分析。结果集装架底架、侧门、档杆最薄弱部分应力分别为133.4,99.88,109.4 MPa,位移变形量分别为1.257,1.792,1.916 mm,均符合规定。结论铁路敞车裸装玻璃集装架运输,应用前景良好,可有效降低玻璃破损率,减少包装费用。     

20 ft敞顶箱卷钢通用运输座架设计及强度检验

目的 在国家大力发展集装箱多式联运的背景下，研究20 ft(1 ft=304.8 mm)35 t敞顶集装箱的卷钢运输方式，根据卷钢的不同规格设计2类卷钢座架并分析验证其强度性能。方法 利用SolidWorks软件建立座架三维模型，利用Ansys Workbench软件分析座架在静载与冲击条件下的位移与应力变化，然后进行静载与冲击试验，依据《铁路货物装载加固规则》与《机车车辆强度设计及试验鉴定规范车体第2部分:货车车体》规定，对仿真结果与试验结果进行比较分析。结果 在静载与冲击工况下，仿真分析结果的位移与应力均不超过结构材料的最大许用值;试验结果前后座架状态完好，未发生明显损伤变形等情况;2类座架仿真分析结果与试验结果的最大绝对偏差仅为20.19 MPa和22.23 MPa，表明仿真分析结果具有较大精度。结论 设计的20 ft 35 t敞顶箱卷钢运输座架模型设计合理，强度符合规范要求，能够满足卷钢安全高效的运输需求。     

卷钢座架强度的理论计算与试验结果的对比

目的研究铁路货物装载加固座架的强度估算方法。方法进行了卷钢座架的静态和冲击动强度试验,测量了静态和冲击过程中座架危险截面的应力。同时,依据《铁路货物装载加固规则》的有关规定,计算了卷钢座架所受的作用力,利用有限元方法计算了在此力作用下座架的强度,对比了卷钢座架静态和冲击试验测量的应力和理论计算的应力。结果试验值与理论计算值的误差约为10%,理论计算的应力值具有较高的精度。结论在缺乏试验条件的场合下,可以用理论的方法来估算座架的强度。     

铁路20 ft玻璃平台式集装箱设计及其有限元分析

目的针对铁路运输玻璃的过程,存在包装成本高、效率低、破损率高等问题,设计一种安全稳定、结构简单、可重复循环使用、可拆解的铁路20 ft(1 ft=0.3028 m)玻璃平台式集装箱。方法制定算例装载加固方案,使用SolidWorks软件对玻璃平台式集装箱进行实体建模和有限元分析,按照集装箱强度和变形量的技术要求,进行可承载的载荷极限计算。最后,将平台式集装箱裸包装玻璃分别与木箱包装形式、公路运输方式进行包装成本、运输成本比较。结果分析得出,玻璃垂向载荷应力最薄弱环节为275.0 MPa;吊起时,最薄弱环节应力为254.3 MPa,纵向载荷应力最薄弱环节为288.5 MPa;各方向应力均小于Q345低合金钢的许用应力(345 MPa)。垂向载荷位移最薄弱环节变形量为5.358 mm;吊起时,最薄弱环节变形量为5.876 mm,纵向力位移变形量为5.156 mm,各方向位移变形量均合理。从经济角度分析,平台式集装箱裸包装玻璃运输成本最小、包装成本最低。结论文中设计的铁路20 ft玻璃平台式集装箱市场前景可观,可极大地提高玻璃运输效率,降低物流成本。     

物资空投包装缓冲设计与分析

目的介绍空投包装缓冲方案设计,包括钢丝绳隔振缓冲系统设计和泡沫衬垫缓冲系统设计,便于更好地选取适宜的缓冲材料和缓冲形式,确保空投的安全可靠。方法针对物资在空投时开伞与着陆等2种冲击工况进行有限元分析计算。根据2种工况所受最大冲击,开展空投包装缓冲方案设计。结果着陆瞬间的最大应力为4.8 MPa,最大位移为0.666 mm;反弹过程中的最大应力为13.3 MPa,y向最大位移为5.49 mm;冲击隔振计算和缓冲衬垫结构校核均通过。结论采用内部泡沫衬垫缓冲、外部钢丝绳隔振的空投包装缓冲方案,缓冲性能优良,满足空投后内装物资完好的设计要求。     

斜交简支梁桥地震碰撞反应参数分析

为研究斜交简支梁桥地震碰撞反应,采用开放式地震模拟软件Open Sees,建立能够考虑梁体与桥台间纵向碰撞、摩擦作用及梁体与挡块间横向碰撞效应的斜交简支梁桥精细化动力计算模型,分析水平地震动输入方向、竖向地震动和斜度等对斜交简支梁桥地震碰撞反应的影响规律。结果表明:忽略横向碰撞时,斜度为α的简支梁桥梁端纵向最大位移、上部结构峰值转角在水平地震动以角度θ=90°-α输入时达到极小值;考虑横向碰撞后,由于挡块的有效限位作用,梁端纵向最大位移、上部结构峰值转角会减小,竖向地震动对地震碰撞反应的数值有一定影响,但对其随斜度的变化规律没有明显影响,钝角处支座上拔力随斜度增大而增大,锐角处支座上拔力随斜度增大而减小,且支座上拔力由钝角处向锐角处逐渐减小,考虑水平地震动输入方向影响时,梁端纵向最大位移随斜度增大而增大,上部结构峰值转角、梁端纵向最大碰撞力随斜度增大呈先增大后减小的变化规律,梁体与挡块间横向最大碰撞力随斜度的增大总体变化不大。     

网箱托盘静动态力学性能的有限元分析

目的以新制仓储设备网箱托盘为研究对象,利用有限元分析软件对其受力进行分析。方法通过Solid Works软件对网箱托盘进行建模,并在Ansys Workbench中进行结构静力学分析,Ansys LS-DYNA中进行跌落分析,获得应力、应变、位移云图及相关数据。结果结构静力学分析得到底托盘的最大应力为5.18 MPa,最大位移为1.2 mm;面跌落分析得到网箱最大应力为2 MPa,底托盘最大位移为16.51 mm。结论网箱底托盘无支撑位置的变形较大,受损严重。该研究能够为网箱托盘的结构优化提供依据。     

基于Ansys Workbench的投影仪运输包装仿真分析

目的为某型号投影仪设计运输包装,并检验该方案的防护性能和安全性能。方法运用有限元软件并进行相关试验,对投影仪包装件进行模态分析、随机振动分析和跌落分析。结果在随机振动仿真分析中,包装件前6阶固有频率均大于25 Hz,避开了公路和铁路运输的共振频率范围,不会发生共振;最大等效应力为4.628 MPa,最大变形量为1.526 mm,各部件应力和变形量均在安全范围内,符合抗振强度要求。在跌落仿真分析中,投影仪裸机跌落时的镜片等效应力最大值为123.49 MPa,超过了玻璃的许用应力(28 MPa),镜头发生破裂;投影仪运输包装跌落时,镜片上等效应力最大值降低为2.1728 MPa,其余部件应力值均未超过对应材料的屈服强度,符合抗冲击强度要求。结论根据分析结果,采用EPE发泡塑料和E型瓦楞纸板的运输包装方案结构设计合理,能够在运输过程中对投影仪起到保护作用,具有一定的可行性。     

钢化玻璃运输包装设计与有限元分析

目的以钢化玻璃为研究对象,设计安全合理的运输包装,并对其保护性能进行有限元分析。方法选择包装材料,设计运输包装各组件的结构及尺寸,利用Pro/E建立运输包装模型,利用Ansys Workbench模型进行静态堆码载荷仿真分析、模态仿真分析、随机振动仿真分析。结果通过静态堆码仿真得到等效应力最大值发生在松木托盘处,为0.506 MPa,远小于松木的屈服极限(10.47 MPa);等效应变最大值为0.0044,换算成包装件变形为2.31 mm,小于包装件允许变形量为4.2 mm;模态仿真分析得到包装件的工作频率为42.2,44.8,51.2,52.6,69.5,69.8 Hz,避开了汽车公路运输车的共振频率2 Hz和10 Hz;在随机振动仿真分析中,包装件在y方向位移为0.037 mm,远小于包装件允许变形量。结论通过仿真分析可以判定所设计的钢化玻璃运输包装方案合理,能够在运输过程中有效保护钢化玻璃的安全。     

卷钢专用平台箱的三维建模及有限元分析

目的 针对国内外采用集装箱方式装载卷钢的现状及存在的问题,初步设计一种20 ft(1 ft=0.3048 m)卷钢专用平台箱(内部尺寸为5.9 m×2.35 m×2.393 m,门宽为2.342 m,门高为2.28 m),并分析其力学性能.方法 利用SolidWorks软件建立平台箱的三维模型,通过对其在调车冲击工况下的载荷和约束进行分析,利用Ansys Workbench软件建立有限元模型,并进行平台箱强度有限元计算.结果 得到该平台箱在最不利工况下的等效应力和位移情况.其中,卷钢支架支撑面和角件内侧壁部位出现了应力集中现象,最大工作应力值为234.01 MPa,不超出结构钢材料的许用应力(246 MPa);最薄弱环节的最大变形量为1.0572 mm,在允许范围内.结论 仿真结果表明该平台箱满足结构强度要求.     

基于抗剪承载能力设计的多层钢板剪力墙抗震性能试验研究

通过基于剪力墙板“屈服前屈曲”抗剪承载力设计准则设计的钢框架-薄钢板剪力墙原型结构,按1/4缩尺设计的三层试件进行水平低周反复荷载试验,得到了多层薄钢板剪力墙结构在水平荷载作用下的抗侧刚度、结构耗能、水平剪力和倾覆力矩在钢框架与剪力墙板之间的百分比分配、剪力墙板平面外位移及主拉应力的倾角,结果表明:结构的水平抗侧刚度随着荷载加载等级的增加而逐渐减小,但减小的幅度却越来越小;试件的耗能能力很强,结构在最后一级加载循环时消耗了6.7倍的屈服能;各层的耗能量随着加载位移的增加而逐渐变大,二层的耗能量最大,顶层次之,底层最小;在结构处于第1级加载的弹性状态时,剪力墙板承担的水平荷载比例约为60%~65%,钢框架承担的倾覆力矩比例约为80%;剪力墙板的主拉应力倾角变化范围为30°~51°。     

新型全装配式混凝土剪力墙(含水平缝节点)的整体性能

采用连接钢框和高强螺栓作为连接件,可实现相邻上下层预制混凝土墙板之间的干式连接。为评价该全装配式剪力墙的抗震性能,对2 个试件分别进行了单调加载试验和低周反复荷载试验。试验结果表明,该新型全装配式剪力墙的变形能力、延性性能及耗能能力略优于或相当于装配整体式剪力墙及现浇剪力墙。在试验研究的基础上,计入连接件的影响,推导了剪力墙屈服点、峰值点、破坏点荷载和侧移的理论公式。该计算公式反映了构件的主要受力特点,与试验结果吻合较好。计算结果表明:连接钢框的变形对总侧移的影响可以忽略不计,高强螺栓的滑移引起的顶点侧移占总侧移的12.0%~44.8%。