燃料运输容器跌落姿态分析技术

目的总结燃料运输容器跌落分析流程,设计合理的姿态分析方案,通过分析使燃料运输容器设计满足GB 11806规定的跌落试验要求。方法使用动力有限元方法对新燃料运输容器进行多姿态多工况的跌落分析,并根据试验结果对分析结果进行验证,将分析和试验经验总结成完整的分析流程。结果通过分析,新燃料运输容器在正常运输条件下的最不利跌落姿态为9°小角度跌落,该工况下容器外壳最大变形量为49 mm。事故运输条件下最不利跌落姿态为正向垂直跌落,燃料组件最大冲击力为1.78 MN。结合分析和试验结果总结了容器最不利跌落姿态的分析流程和技术要点。结论结合分析和试验结果,得到了新燃料运输容器各跌落试验的最不利跌落姿态,并总结了燃料运输容器跌落分析的通用流程。     

事故工况下乏燃料运输容器跌落分析

目的验证乏燃料运输容器本体、内外盖、吊篮和螺栓及其运输包装设计,在事故工况中以最危险角度从9 m高度自由跌落至水平的刚性地面过程中,是否满足GB 11806《放射性物质安全运输规定》的规范要求。方法采用LS-DYNA进行有限元仿真模拟跌落过程以代替跌落试验,开展乏燃料运输容器9 m自由跌落冲击分析,并根据ASME规范第III卷规定的应力限值对容器本体、内外盖、吊篮和螺栓进行应力校核。结果应力校核结果显示,乏燃料运输容器本体、内外盖、吊篮和螺栓满足设计强度要求。结论该乏燃料运输容器本体、内外盖、吊篮和螺栓及其运输包装设计满足GB 11806规范要求。     

乏燃料运输容器事故工况密封分析研究

目的 为防止放射性物质泄漏,要求乏燃料运输容器在事故工况下保证容器的密封。通过对乏燃料运输容器比例容器事故工况密封分析研究,为乏燃料运输容器密封分析提供依据。方法 为验证假想事故工况乏燃料运输容器的密封性,采用LS-DYNA分析软件,开展乏燃料运输容器比例容器9 m跌落分析,提取密封螺栓跌落过程中的载荷时程和密封面分离量,并在比例容器跌落试验后开展气密性能试验。结果 跌落分析结果表明,比例容器内、外盖在跌落过程中,密封螺栓应力满足限值要求;内、外盖密封面最大分离量小于密封结构有效回弹量。同时跌落后容器的气密性检查试验结果表明其密封性能良好。结论 乏燃料运输容器比例容器的跌落密封分析和气密性试验结果表明,在事故工况下乏燃料运输容器货包能够保证密封要求,该分析方法可用于乏燃料运输容器事故工况的密封分析。     

某乏燃料运输容器减震器设计及验证

目的 研发用于某运输容器的减震器,同时探究减震器尺寸和填充材料的分散性对减震器设计的影响。方法 开展减震器尺寸对运输容器减震效果的分析计算,通过木材抗压强度试验获取木材压缩强度分散性,并使用有限元方法对运输容器进行9 m过重心角跌落分析,并进行9 m过重心角跌落测试验证。结果 一般来说减震器尺寸越大,其吸收能量越多,但其尺寸超过某临界点后减震效果反而下降;低抗压强度的填充木材吸能力不如较高抗压强度的,但填充木材抗压强度较大时,减震器偏硬会导致较大的容器刚体加速度。结论 该减震器设计合理,满足规范要求。填充木材的力学性能分散性,偏大或偏小都会对设计产生影响,因此,使用木材作为缓冲填充材料,设计时需要充分考虑木材压缩强度分散性对缓冲效果的影响。     

新燃料运输容器运输多根小型组件的跌落分析

目的 通过跌落分析，确认STC容器可用于运输多根小型组件。方法 设计一个可装载多根小型组件的运输内胆，并从外形尺寸、质量、安装方式、重心位置等维度对内胆组件和新燃料组件进行比较，从而明确运输多根小型组件时STC容器的跌落姿态——与运输新燃料组件时一致。最后，比较STC容器在装载2种组件时的跌落分析。结果 跌落分析表明，在各种工况下的跌落中，相较于运输新燃料组件，STC容器运输多根小型组件的变形量要小。结论 通过内容物比对和跌落分析，证明了STC容器不仅可用于运输新燃料组件，还可以用于运输多根小型组件。该运输方案满足了跌落验收标准，确保了容器在各工况下跌落的闭合状态，从而提高了设计效率，节约了研制成本。     

放射源运输容器力学设计和试验验证

目的 设计一种用于运输工业辐照用特殊形式放射源的运输容器,通过试验验证运输容器的安全性能。方法 根据《放射性物品安全运输规程》和《放射性物质安全运输条例》中B(U)型货包的规定进行设计,设计的运输容器主要包括屏蔽容器、吊篮、防护罩及运输托架4部分组成,并对运输容器进行正常运输工况和运输事故工况下的3次跌落试验。结果 试验对容器外防护罩和保温层造成部分损坏,但防火层完整,不影响包装的密封和屏蔽功能,试验结果表明运输容器满足标准要求。结论 运输容器在正常运输工况和运输事故工况下的跌落测试后,包装的屏蔽和密封仍然有效,即该运输容器在规定的正常运输工况和运输事故工况下能保证放射源的运输安全。     

放射性物质运输容器缩比模型试验的数值模拟

目的为了解决使用放射性物质运输容器原型在真实环境中进行跌落冲击试验的困难,研究一种缩比模型,使缩比模型可代替原型进行试验。方法通过量纲分析中的Buckingham"Π定理",推导出缩比模型容器的比例定律。以简化的圆柱形放射性物质运输容器为例,采用ABAQUS动态显式算法对原型和1/4缩比模型,在事故条件下于9 m高处以底角跌落姿态冲击刚性地面的动态响应进行数值模拟。结果两模型力学性能(包括关键位置的应变、应力、加速度,以及与刚性地面之间的接触力)的变化规律与理论分析结果具有很好的一致性。结论在一定缩比范围内,比例定律适用于放射性物质运输容器缩比模型的试验测试,可为原容器的替代试验提供科学依据。     

某型包装箱跌落动力学仿真分析

目的研究某新型导弹包装箱跌落工况下的冲击动力学响应,校核箱体结构是否满足设计要求。方法采用有限元仿真技术,研究包装箱结构跌落冲击动力学行为。建立箱体结构三维仿真模型,分析水平跌落和棱边跌落等2种工况,得到箱体的应力分布以及加速度响应,进一步对仿真分析结果的可靠性进行试验验证。结果 2种跌落工况下,箱体所受最大应力均小于材料的屈服极限。经跌落试验测试,箱体结构完好,无损伤和变形,试验结果与仿真结果吻合。结论有限元分析结果合理可靠,包装箱结构性能满足设计要求。     

乏燃料运输容器抗脆性断裂评价

目的研究乏燃料运输容器的材料抗脆性断裂的论证方法,验证乏燃料运输容器的选材是否满足GB 11806《放射性物质安全运输规定》和IAEA SSG-26所要求的-40℃下仍能正常运行的抗脆性断裂要求。方法以某型号乏燃料运输容器为例,采用LS-DYNA进行有限元仿真模拟跌落过程,开展乏燃料运输容器9 m自由跌落冲击分析,依据计算结果分别采用传统的抗脆性断裂论证方法和线弹性断裂力学的分析方法验证材料的抗脆性断裂能力。结果采用传统的抗脆性断裂分析方法时,选材不满足要求;采用线弹性断裂力学进行抗脆性断裂分析时,选材满足要求。结论对比传统的选材方法,采用线弹性断裂力学分析方法能够有效降低抗脆性断裂设计的裕度,为扩大乏燃料运输容器的选材范围提供了有效途径。     

基于ANSYS的啤酒瓶跌落仿真应力分析

应用ANSYS有限元软件,进行玻璃啤酒瓶跌落冲击仿真应力分析,获得了贮酒和空瓶平跌落、斜跌落2种典型工况下的应力分布规律,为玻璃容器冲击强度的理论研究和结构优化设计提供了有价值的探索.     

可降解餐具动态响应数值分析

目的分析植物纤维材料制成的可降解餐具容器抗冲击性能,建立其跌落动态有限元模型。方法利用万能试验机对植物纤维片材进行拉伸试验,得到其本构行为;建立餐具容器有限元模型,利用ABAQUS/Explict研究餐具容器在平、斜跌落2种冲击载荷下的破损规律。结果在平跌落情况下,底部出现了放射性的裂纹,这是由植物纤维断裂演化的应变较小导致;斜跌落相较于平跌落失效情况更严重。结论所得结果能为评估餐具容器的动态强度提供数据参考。     

铁路危险货物集装箱运输中的包装问题

影响危险货物集装箱运输安全的因素很多,其中最主要的因素是危险货物的包装材料及包装方式.研究了包装材料及包装方式与运输安全的密切关系,提出了集装箱内装货物的包装应采用"小包装"的建议.     

罐式集装箱跌落仿真与试验

目的研究裙座与鞍座2种连接结构的罐式集装箱在长侧面跌落情况下的应力状态以及结构薄弱点。方法基于有限元软件对2种结构的罐式集装箱进行仿真模拟分析,制作2种结构的罐式集装箱试件,并进行2.8 m高度的跌落试验,对比分析仿真模拟结果与试验分析结果。结果端梁发生了屈服变形,罐体与框架连接处结构承受了较大应力,并发生损坏。结论试验与仿真模拟结果基本一致,为罐式集装箱改进设计提供了理论依据。     

抗事故包装箱的跌落冲击分析技术

目的研究抗事故包装箱冲击分析技术,实现抗事故包装箱设计的高速碰撞分析。方法基于对抗事故包装箱冲击响应的初步认识,确定冲击跌落的计算方法。深入研究冲击跌落计算方法中接触、沙漏等问题,确定避免接触失效和沙漏能偏大的计算方法。针对不同的材料类型确定对应的本构关系。建立模型试验,校验跌落冲击分析方法中的接触控制技术、沙漏控制技术和材料本构模型。结果建立了抗事故包装箱的冲击分析技术,获得了抗事故包装箱模型件高速碰撞时的动力学响应。结论模型试验及其数值分析表明此方法切实可行。     

Influence of the length of the internal sleeve valve on the release of powdery substances from the closures of valved bags for dangerous goods

In practice, checks on dangerous goods transports often detect leaks of powdered dangerous goods from valved bags. In this work, the influence factors of a sudden release of powdery substances from the valves of valved bags were investigated. Drop tests were performed on paper bags of UN design type 5M2 with internal sleeve valve using 2 different powdery substances (Esplas H130 and zinc oxide “Rotsiegel”). The internal sleeve valves of all test samples were not sift‐proof with respect to both filling substances. For almost all test samples, the Esplas H130 powder already leaked out of pasted joints during manual filling. This is a contradiction to the requirement in UN 6.1.4.18.1, according to which closures and joints of paper bags 5M2 should be sift‐proof. In the drop tests, longer valve lengths had a greater sealing effect for both filling substances (for filling degrees of at least 95% and for test samples which had already been mechanically loaded). As an extreme example, at the drop height of 1.20 m and a filling degree of 100%, the released amount of zinc oxide powder from a 10‐cm‐long valve was about 16 times higher than from a valve length of 12.5 cm. The valve length is therefore a safety‐relevant parameter and should be specified by the manufacturer. To ensure that only filling goods with similar physical properties in comparison with the test substance are used for valved bags, the user must be informed of the particle size of the test substance.     

鸡蛋缓冲包装设计及力学性能分析

目的研究鸡蛋缓冲包装的结构及缓冲效果。方法利用Ansys/LS-DYNA有限元分析软件,对所设计的缓冲包装结构在0.6 m的跌落高度进行角跌落仿真,得到鸡蛋和包装件在与地面接触瞬间、回弹瞬间及跌落结束瞬间的等效应力云图及危险点的加速度曲线,模拟鸡蛋在流通过程中包装件受到冲击和振动时鸡蛋的应力变化,以检验缓冲包装的缓冲效果。结果在跌落过程中,包装件与地面接触瞬间的等效应力最大,为0.784 MPa,小于瓦楞纸板的极限应力;危险点的最大加速度为59g,小于鸡蛋的脆值60g。结论设计的缓冲包装能够起到很好的缓冲效果,可有效提高鸡蛋运输过程中的安全性。     

圆柱形动力锂电池的绿色包装设计及跌落仿真试验

目的 对圆柱形的车用动力锂电池进行运输包装设计及跌落仿真试验分析。方法 运用运输包装设计五步法,根据产品特性、运输包装要求与流通环境条件,分析现有包装的不足,提出包装解决方案,并依据包装设计方案设计包装材质、结构尺寸,对设计的包装进行强度校核,最后对包装件进行跌落仿真试验,分析和评价所设计的包装方案。结果 设计的运输包装解决方案分为内外包装两部分,内包装使用材质为EPE发泡聚乙烯塑料材料,结构为多孔结构,外包装使用的材质为C楞瓦楞纸板,结构为0201型箱型结构,对所设计的包装方案进行底面跌落模拟仿真试验,锂电池产品所受到的最大等效应力值为5.865 MPa,低于圆柱形动力锂电池材料的许用应力值132.2 MPa。结论 所设计的圆柱形动力锂电池运输包装方案合理,对锂电池类危险品的运输包装设计具有一定的借鉴意义。     

跌落冲击对苹果呼吸速率的影响

目的研究亚临界载荷对苹果呼吸速率变化的影响机制。方法首先通过在跌落临界高度以下设置不同高度的苹果跌落实验;然后测量跌落后的苹果在密封容器内CO2和O2浓度的变化;最后根据实验数据得到跌落高度与苹果呼吸速率的关系。结果在亚临界高度下,苹果受到损伤冲击后的呼吸速率发生了较大变化。在相同的时间内,跌落高度越高,密闭容器中O2的含量越少,CO2的含量越多,呼吸速率越大。随着跌落高度的增加,氧气的减少率越来越大,二氧化碳的增加率也越来越大。在同一跌落高度下,随着时间的增加,苹果的呼吸速率逐渐减小,当达到一定时间后,呼吸速率趋于平稳。根据实验数据建立了亚临界载荷下呼吸速率与跌落高度和时间的数学模型。结论研究结果有助于果品缓冲包装的改进。     

某型号液晶电视包装件角跌落仿真及屏碎分析

目的 为了提高液晶电视的包装在跌落过程中的保护作用,增加产品安全性。方法 采用三维建模软件Creo建立液晶电视零部件及包装三维实体模型,导入LS-DYNA进行有限元仿真分析,并通过液晶电视跌落试验验证了跌落仿真分析的可行性。基于仿真结果在LS-DYNA中重新建模,有针对性地设计新的包装结构。将改进后的包装件进行相同的跌落模拟,对比改进前后结果。结果 对液晶电视包装件进行角跌落自由落体的工况下的跌落仿真分析,结果显示,改进包装前液晶面板z方向的加速度峰值最大,最大可达到250g,改进包装后各方向峰值都相应减少,其中面板z方向加速度峰值降低了64%,同时液晶面板Mises应力最大值减少了10%。结论 有限元仿真分析能较为准确地反应实际跌落工况,并能获得液晶电视跌落冲击中任一时刻各部件的Mises应力和变形,对包装的设计改进具有指导意义,改进的包装结构能对液晶电视起到更好的保护作用。     

抗事故包装箱抗冲击性能的相似准则

目的研究跌落情况下抗事故包装箱模型设计的相似准则,建立可在相似冲击载荷情况下推断抗事故包装箱原型的抗事故能力的设计方法。方法以抗事故包装箱内容器底部圆心和半径处的应力作为表征其抗冲击能力的指标,找出影响应力的主要物理量,通过量纲分析,建立原型与模型应力相关的无量纲关系式,确立相应的相似设计准则。结果对原型和模型进行了跌落冲击的数值模拟计算,分析结果表明,基于所建立的相似设计准则,缩比模型的应力响应与原型的响应具有较高的相似性。结论在材料相同、几何形状相似、有效载荷与包装箱有效载荷的质量比相同的情况下,利用相似准则进行分析,抗事故包装箱原型和模型的受载水平基本相同,基于缩比模型进行的试验设计具有可行性。